Licenta Inventor 2 15,08,16 [302968]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ SI

TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL MECATRONICĂ ȘI ROBOTICĂ

PROGRAMUL DE STUDIU MECATRONICĂ

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: Învățământ cu frecvență

PROIECT DE DIPLOMĂ

CONDUCĂTOR STIINȚIFIC

Sl.dr.ing.Tocuț Pavel Danuț

ABSOLVENT: [anonimizat]

2015

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ SI

TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL MECATRONICĂ ȘI ROBOTICĂ

PROGRAMUL DE STUDIU MECATRONICĂ

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: [anonimizat].dr.ing.Tocuț Pavel Danuț

ABSOLVENT: [anonimizat]

2015

Nr…………../……………

DECLARAȚIE DE AUTENTICITATE

A

LUCRĂRII DE FINALIZARE A STUDIILOR

(Proiect de diplomă)

Titlul lucrării _______________________________________________________________

_________________________________________________________________

_________________________________________________________________

Autorul lucrării ___________________________________________________

Lucrarea de finalizare a studiilor este elaborată în vederea susținerii

examenului de diplomă organizat de către Facultatea_____________________

[anonimizat]________________ a anului

universitar _________________.

[anonimizat] (nume, prenume, CNP)____________

____________________________________________________________

____________________________________________________________, declar

pe proprie răspundere că această lucrare a [anonimizat] o parte a lucrării nu conține aplicații sau studii de

caz publicate de alți autori.

Declar, [anonimizat], tabele, grafice, hărți sau

alte surse folosite fără respectarea legii române si a convențiilor internaționale

privind drepturile de autor.

Oradea, Semnătura

Data_________

Rezumatul lucrarii

Cuprinsul

Capitolul 1

[anonimizat] o componentă auxiliară a [anonimizat] o [anonimizat] a [anonimizat].

Într-[anonimizat]. [anonimizat]. Dispozitivele constituie lanțuri de legătură în orice sistem tehnic.Locul dispozitivelor in sistemul tehnologic este prezentat in figura 1.1.

În urma analizei acestei figuri putem deduce faptul ca rolul dispozitivelor este de a orienta suprafata de prelucrare ale semifabricatelor in raport cu taisurile sculelor si de a mentine orientarea in timpul actiuniii sculelor.[anonimizat]:

Cresterea productivitatii muncii:

În ultimii ani sa observat in urma unor studii de specialitate faptul că regimurile de așchiere au crescut de 4-5 ori in timp ce productivitatea muncii a crescut de 2 ori, rezultatul fiind faptul că s-au redus numai timpii de bază și nu s-a acoedat atenție asupra elementelor ce influențeaza timpii auxiliari. În urma analizei normelor de tim s-a concluzionat faptul ca la unele mașini-unelte timpul de bază este între 20-60% iar restul de timp de 40-80% reprezintă timpi consumați pentru pregatirea semifabricatului, montarea si demontarea piesei și alte activități auxiliare.

Dispozitivele au rolul de a reduce sau de a elimina acești timpi auxiliari, fapt ce conduce la creșterea productivității și la reeucerea prețului de cost pentru fiecare prelucrare.

Creșterea productivității constă în urmatoarele:

Eliminarea operatiilor de trasare deoarece necesită necesita volum mare de muncă executat de personal bine calificat si experimentat.

Reducerea timpilor auxiliari pentru orientarea si fizarea semifabricatelor si a sculelor.

Reducerea timpilor auxiliari prin fixarea în mai multe locuri sau fixarea a mai multe semifabricate in același dispozitiv.

Suprapunerea timpilor auxiliari cu timpii de lucru prin utilizarea a mai multe dispozitive.

Utilizarea de dispozitive mecanizate pentru orientare,fixare și desfacera semifabricatelor.

Marirea preciziei de prelucrare:

Acest rol al dispozitivelor este dat la nivel de ansamblu a dispozitivului, prin eliminarea erorilor subiective a elementelor componente.

Dispozitivele indeplinesc rolul de eliminare a erorilor datorita unor factori:

Orientarea suprafețelor de prelucrare față de tăișul sculei se obține în mod automat.

Sunt eliminate erorile de trasare și de verificare a orientării suprafețelor de prelucrat.

Astfel putem asigura interschimbabilitate totală a pieselor în timpul procesului de asamblare.

Reducerea efortului fizic:

Prin mecanizare si automatizarea operatiilor de fixare si desfacere se elimină efortul de verificare a pozitiei suprafețelor în raport cu tăișul sculei.

Prin introducerea unui sistem de ridicare pentru manipularea între dispozitive.

Prin asigurarea condițiilor corespunzătoare de muncă din punct de vedere al normelor de securitate a muncii.

Lărgirea posibilităților tehnologice ale mașinilor si utilajelor.

Existența dispozitivelor face posibilă lărgirea gamei de exploatare a mașinilor-unelte prin reducerea timpului de integrare în fabricație a produselor noi și imbunatățește precizia și randamentu unor mașini-unelte uzate moral sau fizic . Acest rol al dispozitivelor este foarte important deoarece exista un numar mare de firme mici și mijlocii care utilizează mașini uzate moral dar cu dispozitive adecvate le pot aduce la parametrii performanți.

Condițiile cerute dispozitivelor

Pentru ca un dispozitiv sa corespundă rolului pentru care a fost proiectat acesta trebuie să îndeplinească unele condiții de bază.

Să fie proiectate și executate cu un anumit grad de automatizare sau mecanizare pentru a crește productivitatea muncii în raport cu activitatea fără dispozitive.

Sa fie executate astfel încat sa asigure precizia prelucrării conform cerințelor desenului.

Să fie executate cu rigiditate suficientă pentru a prevenii apariția vibrațiilor în timpul procesului de lucru.

Sa reduca sau să elimine efortul fizic și să asigure securitatea muncii.

Să fie ergonomic, ușor de transportat, depozitat și ușor de asamblat.

Să fie de construcție simplă și să necesite cost de mentenanță minim.

Să permită alimentarea si introducerea unui nou semifabricat cu ușurință fără a fii necesare scule de fixare speciale.

Să cuprindă în componența sa cît mai multe elemente standardizate sau normalizate.

Clasificarea dispozitivelor

Calificarea dispozitivelor se poate face dupa urmatoarele criterii:

După destinație

După gradul de specializare

După modul de acționare

După tipul prelucrărilor

În urma analizei figurii putem deduce că dispozitivele pot fii clasificate dupa trei categorii:

Dispozitive de lucru , care se utilizeaza direct în procesul de prelucrare

Dispozitive de asamblare, care se utilizează la asamblarea pieselor

Dispozitive de control, ce se utilizează la controlul pieselor.

Locul și rolul unui dispozitiv de manipulare automat într-un sistem de fabricație flexibil.

Dispozitivele de manipulare automată, denumite și DMA sunt instalații ce generează anumite mișcări date de o logică secvențială și de cerințele de manipulare.

Prin termenul de “ Sistem de fabricație ” înțelegem totalitatea sistemelor tehnice sub formă de mașini,dispozitive,scule și programe care contribuie la realizarea fabricației.

Odata cu creșterea consumului ale unor bunuri și servicii a aparut necesitatea unei cantități mari dintr-un produs, astfel a apărut termenul de “ producție de masă ”.

Metoda de organizare în cadrul producției de masă este foarte diferit față de producția individuală sau cea de serie datorită introducerii termenului de “ modular ” , cea ce înseamna că un produs este compus din mai multe module.În acest caz tehnica de proiectare este interschimbabilitatea, fapt care asigură comportarea identica a unui produs tipizat indiferent de ansamblul din care face parte.

Prima linie automatizată a fost implementată în industria auto de inventatorul Henry Ford prin conceperea liniilor de transfer tehnologic în cadrul careia un numar de mașini-unelte lucrau simultan operații distincte la acelasi tip de piesă, urmînd ca piesa să fie transferată de la un post de lucru la altu.În cazul trecerii fabricației de la un produs la altul, necesită o importantă restructurare a fabricii, de la utilaje pînă la personal iar investiția financiară este foarte mare.Acest tip de sistem de producție este un sistem rigid de fabricație. Nevoia de schimbare a tipului de produse impuse de cerințele de piața au dus la nașterea conceptului de “ sistem de fabricație flexibil ” SFF caracterizat prin utilaje adaptabile pentru o mare varietate de piese cu costuri de adaptare minime.

1.5.Funcțiile și structura dispozitivelor de manipulare automata ( DMA )

Subsistemul de manipulare are funcția de a genera anumite mișcări ale obiectelor de manipulare în conformitate cu o anumită logică programabilă pentru realizarea programului stabilit.

Dispozitivele de manipulare automată ca subcomponentă a sistemului de manipulare îndeplinesc funcții aducătoare sau de evacuare de acea se numesc instalații de aducere/evacuare.

Funcțiile dispozitivului de manipulare automată DMA sau IA/E pot fii urmatoarele:

Depozitarea: Este funcția aducătoare carea realizează păstrarea unui număr me obiecte în vederea utilizării ulterioare într-un spațiu dedicat acestui scop.

Captarea sau colectarea: este funcția aducătoare în timpul căreia obiectul manipulat este pregatit și extras din zona de depozitare pentru operațiile de manipulare.

Transferul : Este funcția aducătoare care realizează deplasarea în spațiu a obiectului manipulat.Transferul se referă atît la modificatea poziției unui punct caracteristic cît și orientarea unei drepte caracteristice în vederea modificării situării obiectului.

Ordonarea: este funcția aducătoare ce realizează poziționarea într-o anumită ordine în poziții bine determinate.

Separarea: este funcția aducătoare în cadru căreia unul sau mai multe obiecte manipulate se izolează din lot pentru manipulare ulterioară.

Ramificarea: este funcția aducătoare ce distribuie obiectele separate pe mai multe linii de transfer.

Reunirea: este funcția opusă ramificării, fluxurile obiectelor de manipulat se unesc într-un singur traseu.

Numărarea: este funcția aducătoare care determină numărul de obiecte care fac parte dintr-o formație sau numărul obiectelor care se transportă pe un traseu dat într-un interval de timp dat.

Dozarea: este funcția aducătoare care separă, numără sau cîntărește, în urma căreia se transportă mai departe un numar sau o cantitate determinată de obiecte manipulate.

Măsurarea și controlul: este funcția aducătoare în cadrul căreia se controlează și se măsoară unele dimensiuni sau forme geometrice ale obiectelor de manipulat.

Sortarea: este funcția aducătoare care constă în separarea și distribuirea obiectelor manipulate pe trasee de transport în urma rezultatului controlului.

Livrarea:este funcția aducătoare a unui dispozitiv din cadrul IA/E ce transferă obiectul manipulat unui alt dispozitiv, instalații, mașini sau utilaj.

Evacuarea: este funcția aducătoare în cadru căreia un dispozitiv eliberează un obiect din dispozitivul de lucru și îl transferă în exteriorul spațiului de lucru.

Situarea: este funcția aducătoare ce stabilește poziția obiectului manipulat și orientarea în raport cu un dispozitiv , instalație sau utilaj.

Scopul funției de situare este de a face ca din punct de vedere geometric reperele obiectul manipulat si cele a disppozitivului sa fie suprapuse.

Fixarea: este funcția aducătoare ce imobilizează un obiect față de elementul care îl manipulează.

Capitolul 3

Studiu privind proectarea unui dispozitiv mecanizat utiizand elemente modulare tipizate

3.1 Generalități.

Modularizarea constă în compunerea unui produs din mai multe elemente tipizate.Interschimbabilitatea este metoda în care se proiectează și se execută un produs tipizat pentru a putea fii utilizat indiferent de ansamblul în care va fii folosit.

Mai multe firme specializate asigură construcții modulare.

Cîteca elemente modulare tipizate pot fii : profile de aluminiu , elemente de asamblare sau elemente de asamblare.

Profile de aluminiu

Elemente de asamblare bazate pe șurub și piuliță

-Elemente așezare sau fixare pe podea

Ghidaje liniare

Actuatori liniari

Aceste elemente au în comun cel puțin un lucru și anume faptul că aceste produse sunt un rezultat obținut în urma asamblării unor module.

3.2.Studiul de caz al proiectării unei instalații de manipulare a materiei prime sub formă de coală de tablă de format 3000×1500 de diferite grosimi.

3.2.1 Fazele proiectării unui dispozitiv utilizînd elemente tipizate modulare.

Un lucru foarte important de precizat este faptul că proiectarea unei stații de lucru sau a unui dispozitiv utilizînd elemente tipizate nu are voie să reprezinte o analiză de natură matematică și științifică soficticată ca și în cazul construcțiilor de mașini de exemplu deoarece elementele sunt deja gata proiectate și se cunoaște sarcina nominală de lucru a fiecarui element. Tot ce trebuie să facem este să alegem corespunzător elementele ce compun ansamblul nostru și să asigurăm că acestea funcționează în regim de siguranță.

Fazele pentru proiectarea unui astfel de dispozitiv sunt următoalere:

Identificarea problemei tehnice

Identificarea metodelor de manipulare a obiectului țintă

Proiectarea unui cadru metalic ce manipulează obiectul țintă utilizînd un program de proiectare 2D și 3D

Identificarea și calculul sarcinilor ce solicită cadrul respectiv

Proiectarea unui cadru metalic ce manipulează obiectul țintă.

Alegerea metodei de manipulare a cadrului respectiv

Proiectarea unui suport rigid pentru instalația de transfer.

Proiectarea unui anumit grad de automatizare a mecanismului.

3.2.2 Identificarea problemei tehnice.

Utilajul pentru care se proiectează o instalație de alimenatre este o mașină CNC din familia mașinilor ce utilizează efect termic pentru evaporarea de metal în scopul de a decupa o anumită formă de pe coala de metal,cu alte cuvinte o mașina de tăiat cu laser.

Utilajul pentru care se proiectează stația de alimentare este TruLaser 3030 de la firma Trumpf.

Acest utilaj are capabilitatea de a decupa un contur 2D pentru diferite grosimi de metal în funcție de generatorul de undă laser care este conectat la mașină.Pentru cazul nostru TruFlow 6000.

Grosimile maxime ce pot fii prelucrate sunt următoarele:

Producătorul oferă instalații auxiliare pentru aceste mașini cum ar fii:

LoadMaster

Acest echipament se montează într-o poziție precisă lînga mașina CNC Laser și are rolul de a manipula o coala de metal de gabarit 3000×1500. Acest echipament poate executa mișcare translație pe axa verticală și o mișcare de rotație a suportului.Funcționarea acestui dispozitiv este în felul următor. Axa A coboară brațul dispozitivului.Cînd acesta apucă coala de metal axa A ridică brațul înapoi în sus.Apoi axa B rotește ansamblul.Axa C nu e motorizată, ea realizează o mișcare de rotație sincronizată cu axa B cu ajutorul barei D.

LiftMaster

Acesta este un alt echipament ce funcționează pe pe aceleași principii ca cel precedent, diferența este faptul că acest echipament poate fii folosit atît pentru încarcarea mesei mașinii cu coala de tablă cît și pentru descărcarea mesei mașinii de piesele decupate.

Funcționarea acestui echipament este următoarea: Axa A coboară instalația iar cand aceasta apucă coala de metal axa A ridică puțin instalația, apoi axa E introduce brațele care formează un ansamblu ca un pieptene sub coala de metal apoi axa A aduce instalația pe poziția verticală la înălțimea programată.După aceia axa pe începe mișcarea de rotație sincronizată cu axa C cu ajutorul barei D.Odată ajuns în poziția programată axa A coboară pană la un anumit punct, unde axa E deschide mecanismul de susținere, iar axa A coboară dinnou pentru a așeza coala de metal.

Acestea fiind spuse, se pune problema proiectării unei instalații care să poată imita funcțiile instalației LoadMaster, adică dorim ca instalația să aducă coala de metal în poziția dorită de noi.

3.2.3. Identificarea metodelor de manipulare a obiectului țintă

Deoarece obiectul de manipulat este o coală de metal de dimensiune 3000×1500, iar greutatea acesteia în funcție de material și de grosime poate atinge valori foarte mari.

Greutatea de manipulat este de la 12,3 kg pentru Aluminiu 1100 pînă la 180 kg pentru oțel 4140 grosime 5 mm. Din aceste cifre putem înțelege că trebuie să manipulăm o gamă de greutate mare. Vom considera ca greutate minimă de manipulat greutatea unei coli de material S235JR de standard DIN EN 10025-2 Numarul: 1.0037.

Metalele S235, S275, S355, S450, conform EN 10025-2: 2004, au densitatea cuprinsă între 7000 și 8000 km/m3.Acest lucru înseamnă că o coala S235JR cu dimensiuni 3000×1500 de grosime 5 mm are greutate cuprinsă între 157,5 și 180 kg.

Metoda cea mai bună, ce oferă siguranță mare în exploatare este utilizarea de ventuze vacumatice. Există o foarte mare gamă de tipuri, forme și dimensiuni pentru ventuzele vacumatice. Cateva tipuri sunt :

-pentru corpuri rotunde și cilindrice pentru care ventuza trebuie să urmărească forma piesei.

Pentru industria electronică unde trebuie forță și precizie bine controlate.

Pentru manipularea de coli de metal cu diferite striații și deformăti la care ventuza trebuie să se așeze peste sau în jurul striațiilor.

Dacă alegem ca mijloc tehnic manipularea utilizînd ventuze vacumatice trebuie să identificăm tipul, dimensiunea și presiunea vacumatică care este o presiune negativă sau gradul ori procentul de vid la care acesta funcționează corespunzător.

Producătorul Anver, pe site-ul http://anver.com/vacuum-components/vacuum-cups/cup-selection/ pentru a calcula diametrul cupei sau ventuzei vacumatice propune 2 formule, o formula pentru sistem european și una în sistem american.

Dacă decidem să utilizăm formula metru sistem metric atunci observăm că parametrul b reprezintă presiunea de vid. Consultînd informațiile de dispuse de producător la adresa http://anver.com/company/reference-guides/vacuum/ putem afla ce presiune corespunde pentru anumite procente de vid. Presupunem că un procent de vid de 60% deoarece este ușor de atins cu mai multe metode.

Din acest tabel aflăm că pentru un nivel de vid de 59,4 % îi corespunde o presiune de 609,48 mbar adica 0,609 Bari.

Completănd formula pentru sistem metric cu următoarele valori obținem valoarea cupei de diametru 120 mm. Pentru acest calcul am considerat 400 kg greutatea de manipulat.

3.2.3. Alegerea unui program de proiectare 2D și 3D

Alegem programul de proiectare Inventor Professional 2017 de la Autodesk.

Acest program de proiectare este ideal pentru necesitatea de a proiecta acest dispozitiv datorită abilităților sale de a deschide majoritatea formatelor de fișiere în care salvează programede de proiectare CAD astfel pentru acest program este accesibil tot ce s-a lucrat pe alte calculatoare cu alte programe de proiectare și dacă e cazul cu ușurință se pot face modificări.

Programul de proiectare de proiectare 3D ales conține și unelte pentru generatoare de cadre.Pentru a construi un cadru bazat pe profile standardizate sau nestandardizate trebuie să construim un cadru de sîrmă pe care să construim structura metalică.Pentru aceasta programul trebuie să poată importa desenul 2D al secțiunii, să îi recunoască proprietățile și să extrudeze profilul barei pe lungimea liniilor din schiță.După ce avem un cadru construit cel mai important lucru este să putem simula solicitările ce încarcă bara și să studiem momentele și reacțiunile.

Se construiește un cadru ca cel din imaginea de mai jos cu următoarele dimensiuni.

Cu ajutorul butonului Insert Frame din meniul de asamblare putem aplica un profil pe acest cadru de sîrmă.Avem posibilitatea de a alege un profil pe standarde, familie de piese din standardul respectiv,dimensiune și material.

Acum vom alege profilul de importat de dimensiune “Profile 8 40×40” și “Profile 8 80×40” de la producătorul german “ Item ”

Prin selectarea liniilor din schiță obținem un cadru generat de forma de mai jos.

Elementele de legătură dintre ele din motive constructive se alege din profil de 80×40

Proprietățile materialului și al secțiunii sunt disponibile pe site-ul producătorului sub formă de document pdf sau tabele pe pagina dedicată descrierii profilului.

Din aceste informații înțelegem faptul că materialul este un aluminiu de cod Al Mg Si 0.5F 25 care este similat cu aluminiu 6061 folosit inhternațional, numărul de cod al materialului este 3.3206.72.

Rezistența de rupere la tracțiune Rm este de 245 N/mm2

Sarcina de alungire cu un procent de 0.2% din lungimea probei standardizate este de 195 N/mm2

Această sarcină e considerată “ Rezistenta la curgere ”

Densitatea este de 2.7kg/dm3

Modulul de elasticitatea este de 70000 N/mm2

Modulul de rigiditate este de 25000 N/mm2

Duritatea este de 75 HB

Rezultatul este un cadru ca cel din figura de mai jos.

Observăm că generarea de cadre trebuie ajustată puțin pentru ca elementele să fie conectate cap la cap pentru ca programul să calculeze corect sarcinile.

Pentru poziția de montare se alege o variantă conjstructivă care să poată fii ușor și sigur de asamblat ca cel din figura de mai jos

Am specificat că s-a așes un profil de 80×40 deoarece suportul ventuzelor care se asamblează pe bare pot dezvolta momente de răsucire iar prin marirea lățimii barei se poate anihila acest efect.

Schema de solicitare arată conform figurii

Bulinele albastre reprezintă nodurile care folosesc pentru scrierea ecuațiilor sarcinilor.

Bara incastrată la capetele barelor verticale reprezintă cadrul suspendat în momentul zero de funcționare.

Săgețile verzi reprezintă sarcinile ce solicită cadrul. Aceste sarcini simulează forța cu care acționează fiecare gventuză asupra cadrului.

Rezultatul simulării este obținerea de diagrame cu ajutorul cărăra putem decide siguranța în funcționare

Din diagrama de deplasare aflîm că barele de 3000 mm luingime datorită forțelor de încovoiere suferă o deformare de 10 mm. Deformația aceasta este extrem de mare. Ca efect ne întoarcem la faza de proiectare și schimbăm profilul tuturor elementelor în “ Profile 8 80×40 ”.

Prin introducerea unei bare de rigidizate ce trece prin centrul de greutate al cadrului se poate mării de 3 ori rigiditatea cadrului.

Consideră,că o deformare sub sarcină acum este acceptabilă.

La rubrica meniurile de grafice alegem Smax care reprezintă “Maximum Normal Stress” și comparînd această valoare cu rezistența la curgere și știm deformarea maximă, putem spune că cadrul este bun pentru aplicația noastră.

Alegerea elementelor de asamblare.

Pentru a asambla profilele între ele se folosesc în majoritatea situațiilor elemente numite “ Angle Bracket ”.Pentru a alege corect elementul de asamblare conform indicațiilor producătorului trebuie să verificăm forța și momentul care acționează asupra elementului.

Cu ajutorul programului Inventor identificăm care sunt nodurile în care se manifestă momentul încovoietor și identificăm valoarea maximă .Pentru axa X a fiecărei bare marcate cu săgeata roșie se verifică figura … iar pentru verificarea pe axa Y a momentelor marcate cu săgeata galbenă se citește figura…

Observăm faptul că pentru axa X marcat cu roșu pentru fiecare bară, momentul maxim este de 7,693e+04 Nmm adică 76,93 Nm. Acest lucru înseamnă că se alege ca element de asamblare pentru transmiterea momentului Mx= 76,93 Nm braket-ul Angle Bracket (X) 8 80×80 Zn de parametrii F 2000 N și F x l = 150Nm

Pentru transmiterea momentelor Mx = 3,438e+04 Nmm adică 34,38 Nm ,Mx = 2,759e+04 Nmm adică 27,59 Nm și Mx=1,571e+04 adică 15,71 Nm vom folosii “Angle Bracket (X) 8 40×40 Zn” de parametrii F 1000 N și F x l = 50Nm.

Pentru a asambla bara din mijloc, ce transmite momentul My= 2,776e+04=27,76Nm folosim tot “Angle Bracket (X) 8 40×40 Zn”

Acum dorim să preluăm forța axială de pe barele din mijloc și să facem conexiune fizică cu bara de rigidizare.Vom folosii “Angle Bracket (X) 8 40×40 Zn” deoarece forța la care se poate opune este de 1000N iar barele sunt solicitate de 500N fiecare + greutatea barelor care este foarte mică.

Alegerea și montarea șuruburilor de fixare.

Pentru asamblarea unor componente sub formă de console, asamblarea trebuie să preia pe lîngă forța exterioară F și un moment de încovoiere.Datorită unui efect de basculare creat de momentul încovoietor în partea inferioară a consolei apare o presiune a cărei valoare este dată de forța de pretensionare a șuruburilor prezentată în figura de mai jos.Această presiune creată de șuruburi, poate fii înlocuită de o forță ce acționează într-un punct numit “ Centru de presiune ” aflat la h/4 de marginea de jos a consolei.

Formula pentru calculul forței de strîngere a celui mai solicitat șurub este:

Pentru acest exemplu F1=Fmax

z- numarul șuruburilor solicitate ce se află deasupra punctului D este 2

Astfel pentru Angle Bracket 80x80calculele sunt următoarele:

h=80/4=20mm

l1=40

Rezultă

Bracketul de 80×80 ș i celelalte se vînd sub forma unui set care conține:

4 șuruburi cu locaș hexagonal ISO 7380-M8X18

4 șaibe 13,9X13,9

4 piulițe tip T M8

Clasa de rezistență a șuruburilor.

Pentru șuruburi și piulițe din oțel cu diametru pînă la 39 mm se definește la șuruburi cu 2 cifre separate de un punct. Prima cifră este 1/100 parte a rezistenței la rupere la tracțiune Rm în N/mm2 iar a doua cifră reprezintă este un multiplu de 10 a raportului dintre rezistența la curgere și rezistența la rupere.

De exemplu pentru clasa de rezistență 5.6

5=Rm/100 adica Rm=500 N/mm2

10*Rp0,2/Rm=10* Rp0,2/500=6, rezultă că Rp0,2=300 N/mm2

Verificarea șuruburilor la rupere prin tracțiune.

Se utilizeză relația

F0 este forța de strîngere necesară calculată anterior

– efortul unitar de tracțiune

– rezistența admisibilă la tracțiune

c-coeficient de siguranță

Șuruburile zincate conform ISO 7380 sunt de clasă de rezistență 10.9

Astfel

Rm=100*10=1000 N/mm2

Rp0,2=9*1000/10=900 N/mm2

C=5

5,81 N/mm2

Acest lucru indică faptul că șurubul rezistă la tracțiune

Verificarea șuruburilor la rupere prin forfecare

F0 =

P – forța transversală ce solicită șurubul.

F0 =

Acest lucru înseamnă că șurubul M8 inclus în set este adecvat.

Calculul momentului de strîngere necesar

Relația cea mai simplă ce oferă o bună aproximație pentru montarea de șuruburilor noi sau în stare foarte bună este:MA=0.17*FVM*d

FVM – Forța de pretensionare la montaj.

d- diametrul nominal al șurubului

MA=0.17*3750*8=5100 Nmm adică 5,1Nm este momentul minim necesar de strîngere.

Verificarea solicitărilor din datele tehnice de catalog.

Sistemul nostru este construit din profile de 8 adică avem rezistența la smulgere de 5000 N iar noi producem o forță de smulgere de 3750 N adică am ales profilul corespunzător.

Verificarea piulitei

Catalogul producătorului recpmandă să un moment de strîngere de 25Nm iar sarcina suportată de această piuliță este de 5000 N.

Toate aceste date indică faptul că masa de transport pe care vom monta ventuzele va lucra fără probleme.

Mecanizarea mesei de transport

Mecanizarea unui ansamblu se poate face cu ajutorul mai multor metode cum ar fii:

Transmisii prin curele Transmisie pinion-cremalieră

Transmisii prin lanțuri Transmisii cu șurub cu bile

Toate aceste soluții tehnice au în comun faptul că ele sunt compuse din mai multe module de componente.

De exemplu dacă alegem ca metodă de manipulare utilizarea de pinion-cremașieră trebuie să asamblăm un kit alcătuit din următoarele:

Profil de aluminiu

Ansamblul de dinți

Șinele pentru ghidaj

Ghidajele cu rulmenți

Placa pentru asamblare

Modulul pentru pinion

Adaptor pentru motor

1 Alegerea profilului de aluminiu

Alegerea profilulul trebuie să fie din categoria 8 de profile pentru a putea fii compatibile cu sistemul de cremalieră și în același timp să reziste și solicitărilor calculate automat de program.

Alegerea sistemului de cremaliere

Din catalogul producătorului aflăm următoarele informații.

Astfel Fr adică forța radială admisibilă este: Fr=0.364*1000=364 N , deci de aici deducem faptul că aceast sistem cu succes suportă forțele de reacțiune.

Acest lucru înseamnă că forța maximă ce o poate tranmite axial este 1000 N iar momentul maxim ce poate fii preluat de la motor este de 23Nm la turația de 1200 rpm/mon

Asamblarea cremalierei.

Conform instrucțiunilor de asamblare mai întîi pentru pasul A trebuie executată manual o gaură filetată la distanță de 8 mm de capătul liber al barei iar cu ajutorul unui șurub M5 se fixează capetele cremalierelor.

Pasul B este introducerea unor ancore speciale în canalul profilului apoi în pasul C se introduce elementul cremalierei de lungime 80 mm fiecare ce vor intra în contact cu pinionul.

În pasul D utilizînd o sculă specializată și un simplu ciocan de lăcătușerie se asamblează elementele între ele.

Alegerea șinelor pentru ghidaj

Instrucțiunile de asamblare ne transmit următoarele informații

Codul de produs 0.0.294.01 este bara ce trebuie folosită de de ghidajele liniare.

Din aceată figură aflăm precizia de execuție iar fiecare proiectant trebuie să aprecieze precizia necesară datorită erorilor de formă ale profilelor în care se montează.

Elementul cu care se alamblează codul 0.0.294.34 reprezintă un ghidaj în care se asamblează bara.

Montarea barei și a ghidajului , conform instrucțiunilor de lucru se face conform figurii.

Astfel avem nevoie de execuția unei găuri de 6 mm în profil, un cep conform DIN 6325 de 6×30 mm și conform codului 0.0.373.55 avem nevoie de un jig pentru a crea o gaură în bara rotundă.

Dezavantajul este faptul că cepu-ul DIN 6325 de 6×30 mm este de execuție m6,acest lucru înseamnă că pentru o asamblare sigură trebuie să executăm o gaură de precizie H7 cu un alezor M6 precizie H7.

Acestă asamblare H7/m6 asigură o strîngere ușoară și asamblare cu ușoare lovituri de ciocan.

Alegerea ghidajelor cu rulmenți.

Pentru ghidajele 8D14C b=96 mm

Mz=800 N x b = 800 x 0,096 = 79,8Nm

My=1200 N x l =

Conform acestor date de catalog comparate cu reacțiunile calculate putem alege ghidaje cu rulmenți din categoria 8D14. Astfel ansamblul arată ca în figura de mai jos.

Setul de montaj al sistemului pinion-crenaliera conține toate elementele necesare asamblării inclusiv cuplaj și adaptor pentru motor.

Calculul puterii motorului.

Se utilizează formula cunoscută din rezistența materialelor

-reprezintă momentul ce trebuie transmis

-reprezintă turația arborelui de ieșire în [rot/min]

Din catalog știm că o rotație reprezintă o mișcare de avans de 144 mm iar înălțimea maximă de ridicat aproximativă 1440 mm și stabilim un timp de 10 secunde pentru parcurgerea acestei distanțe atunci

m-reprezintă forța ce acționează asupra pinionului

Astfel

Pentru a alege un motor electric intrăm pe adresa http://www.tracepartsonline.net/ unde căutăm termenul “ AC motor “. Alegem un motor ca cel din figură.

Alegem motorul cu descrierea “ AC motor, 0.75kW, 1500rpm (50Hz), IP55, w/o brake, 230/400V, shaft: 19×40, foot-mount (IMB3) 100x125mm, axis height 80. „ de la producătorul “LEROY SOMER ” Deoarece puterea motorului este mai mare ca cea necesară calculată și construcția ne permite acces la conexiunile infășurărilor motorul corespunde aplicației noastre.

Alegerea cuplajelor

Se alege un cuplaj elastic de la de la producătorul “ Ruland ”

Alegem modelul de descriere “MDCDK51-19-15-A, 19mm x 15mm Double Disc Coupling, Aluminum ”

Acesta este un cuplaj ISO 9001: 2008 iar din datele de catalog aflăm momentul de torsiune admisibil de 39,6 Nm

Sistemul de transmisie prin curea

Un actuator liniar cu curea este alcătuit din

Profil de aluminiu

Curea de transmisie

Elementele de rulare a curelei

Ghidajele cu rulmenți

Placa pentru asamblare

Mecanismul de asamblare și întindere a curelei

Cureaua poate să fie asamblată complet vizibil la exterior sau poate să circule și în interiorul profilelor.

Conform figurii asamblarea componentelor de ce rulează cureaua se asamblează cu profilul cu șuruburi pentru aplicații universale.

Aceste șuruburi sunt incluse în pachetul de asamblare care se livrează împreună cu unitatea de acționare a curelei.

Aspectul șurubului montat este asemănător cu cel din figură

Alegerea mecanismului de acționare a curelei

Singura forță ce trebuie învinsă de transmisia prin curea este forța de frecare pe care ghidajele liniare o produc în timpul deplasării. Valoarea acestei forțe este prezentată sub forma unui tabel.

Pentru sistemul ales de noi 8 D14 se consideră 15 N forță de frecare pentru un ghidaj compus din 4 role.Deoarece avem 4 ghidaje alegem 60 N că forță de frecare ce trebuie învinsă și ținînd cont de forțele de frecare ce apar la curbarea curelei, momentul total ce trebuie transmis este:

Rw-raza pinionului ce rotește cureaua

"One revolution corresponds to 280 mm

rw = 44.6 mm

Frict. moment with 1‰ pre-tensioning of the Timing Belt:
(Emergence dim. 40) MR = 1.05 Nm
(Emergence dim. 80) MR = 0.55 Nm”

Alegerea motorului de acționare

Utilizăm formula pentru a determina puterea minimă necesară

Dacă considerăm lungimea de cursă de 4400 mm pe care dorim să parcurgem in 10 secunde atunci

Alegem motorul cu descrierea

“Brake motor AC 0.37 KW 1500tr per min at 50 HZ, IP54, 230V to 400V 50HZ , 480V 60HZ shaft 14×30. foot mounted IM B3 90×112 mm. shaft height 71. brake 400V 50HZ , 480V 60HZ 1ph separate supply with manual release” de la producătorul “LEROY SOMER ” cu codul 4820191

Alegerea cuplajelor

Se alege un cuplaj standardizat cu proprietățile:

ISO 9001: 2008

Deoarece unitatea de acționare a curelei are caneluri interioare DIN ISO 14 6x11x14 iar producătorul oferă arbori canelați de diferite forme și dimensiuni s-a căutat un motor care poate fii conectat la cuplaj cu ajutorul acestor arbori și adaptori.

Între cuplajul elastic și motor se află un adaptor al producătorului Item al cărui diametru interior este același cu diametru exterior al arborelui de ieșire al motorului.

Producătorul Item vinde acest adaptor în două variante constructive

Din diametrele acestor adaptoare putem deduce faptul că aceste tranmisii prin curea pot transmite și momente mari.

Pentru a transmite momentul între doua module de acționare a curelei se poate folosii o bară cu caneluri interioare.

Tot ce trebuie făcut este să executăm în profil o gaură prin care putem asambla șuruburile ce trebuie să strîngă arborele de profil.Arborele reprezintă tot

Viteza de rotație în funcție de lungimea arborelui este prezentat in graficul de mai jos.

Pentru 100 rotații pe minut cu o lungime de 900 mm suntem în zona de funcționare.

Mecanismul de asamblare și întindere a curelei.

Conform figurii această metodă de asamblare a curelei este compusă din 2 module.

Un modul ce fixează cureaua, și un modul de întindere a curelei ce unește ansamblul curelei de partea mobilă a instalației.

Un ghidaj asamblat este prezentat în figura de mai jos.

În figura de mai jos este prezentat un ghidaj complet asamblat.

Mecanismul de fixare din mijlocul plăcii închid circuitul format din ghidaj-unitate de acționare-unitate de acționare-ghidaj iat mecanismul de fixare face legătura între cele 2 ghidaje pentru a garanta funcționarea simultană.

Verificarea solicitării profilelor de aluminiu.

Faza 2 de simulare

În figura de mai jos este prezentată faza actuală de proiectare și urmează simularea pentru a verifica ghidajele și barele dacă corespund.

Modelul simplificat este prezentat în figura

În această fază ghidajele pe axa X sunt considerate ca punct de încastrare.

Deplasarea maximă este de 4,53 mm în mijlocul cadrului, această valoare poate fii considerate acceptabilă.Tensiunea echivalentă ce produce ruperea este egal cu 16,32 MPa

Faza 3

Se atașează și stîlpii ce vor susține cadrul și profilul ce va fii axa de translație Y.

Pentru a modela la solicitare maximă stîlpii, considerăm cazul în care greutatea este simetric dispusă față de reazeme

Deplasarea maximă este de 8,9 mm adică în total cadrul se deformează 4,53+8,9=13,43 mm

În urma simulării aflăm că momentul de încovoiere produs asupra capetelor stîlpilor este de 1823Nm.

Deoarece știim din catalogul producătorului că un “ Angle Bracket 8 160×80 ” suportă pînă la 150Nm acest lucru înseamnă că nu avem construcție corectă si trebuie să regîndim problema.

O soluție este adăugarea a unei noi bare de profil 8 80×80 iar atunci graficul de încovoiere spune că

Momentul ce trebuie susținut pentru ca barele să nu se dezlipească este de 1098 Nm. Astfel 1098/150=7,32

La această soluție constructive putem atașa 8 elemente “ Angle Bracket 8 160×80 Zn ”

Rezultatul simulării utilizînd doua bare este prezenatt în figura de mai jos

Se observă ca deformația barelor s-a redus la 5,4 mm astfel deformația totală este de 5,4+4,53=9,93 mm.