Analiza fortelor din mecanismul bicardanic excentric

Analiza fortelor din mecanismul bicardanic excentric

In acest capitol sunt prezentate fortele din mecanismul bicardanic excentric, studiu necesar in proiectarea acestor mecanisme. Se stabilesc astfel relatiile de calcul ale fortelor din mecanismul bicardanic excentric, tinandu-se cont de notatiile de mai jos si din capitolul 2, si se evidentiaza concluzii utile pentru proiectarea acestor mecanisme.

2r - distanta dintre zonele de contact ale unei furci cardanice;

M , M₂ - modulul momentului motor si respectiv momentului rezistent;

A_i , R_i1, H_i1; A_i2, R_i2, H_i2 - modulul fortei axiale (), fortei radiale () si fortei normale () care incarca furcile de intrare (1) si de iesire (2), in cuplajul cardanic cu numarul de ordine i;

F_f - forta de frecare din furca de intrare;

S - modulul reactiunii axiale caracteristice reazemului monomobil al arborelui de iesire cu baza;

, , , , R_i1; , , , , R_i2  - modulele reactiunilor caracteristice furcilor de intrare (1) si respectiv de iesire (2), din cuplajul cardanic i;

w_ij w_i w_j e_ij e_i e_j , J_ij - viteza unghiulara, acceleratia unghiulara si respectiv momentul mecanic de inertie (fata de axa de rotatie) ale unui arbore cardanic intermediar ij (j = i + 1);

w w e e , J₁; w_n w_n e_n e_n , J_n - viteza unghiulara, acceleratia unghiulara si respectiv momentul mecanic de inertie (fata de axa de rotatie) ale arborelui cardanic de intrare (1) si respectiv de iesire (n).

Cuplajul bicardanic excentric monomobil are spatiul are spatiul mobilitatilor de dimensiune f₆₀=6; deoarece are M=1 miscari independente si L=2 intrari si iesiri (caracterizate prin momentele exterioare active M₁ si M₂), fortele mecanismului bicardanic excentric vor fi exprimate in functie de doi parametrii independenti: M=1 o miscare independenta () si L-M=2-1=1un moment independent (M₁). In continuare s-au scris ecuatiile de echilibru ale elementelor mecanismului, considerate izolate. Din acest sistem, se obtin prin rezolvare, relatiile (6.1)(6.19); este evident ca aceste relatii devin utilizabile in proiectare, prin folosirea calculatorului.

Fig. 6.1. Notatii geometrice (a) si statice (b) necesare in studiul fortelor mecanismului bicardanic excentric

Deoarece turatiile de functionare - specifice utilizarii mecanismelor bicardanice excentrice in autocamioane, tractoare si laminoare grele - sunt reduse, fortele de inertie au, in general, o pondere practic neglijabila; tinand seama de aceasta, in scrierea relatiilor (1)(19) s-au neglijat fortele de inertie:

(6.1)

(6.2)

(6.3)

(6.4)

(6.5)

(6.6)

(6.7)

(6.8)

(6.9)

(6.10)

(6.11)

(6.12)

(6.13)

(6.14)

(6.15)

(6.16)

(6.17)

(6.18)

(6.19)

(6.20)

(6.21)

Fig. 6.2. Diagramele de variatie ale unor forte reprezentative din mecanismul bicardanic excentric

Din analiza acestor relatii, analiza care s-a efectuat pe baza unui studiu amanuntit pe calculator, au rezultat urmatoare concluzii utile in proiectare (fig. 6.1 si 6.2):

Cresterea unghiului de bracare a (fig. 6.1) conduce la cresterea fortelor din cuplele mecanismului; pentru ilustrare in fig. 6.2, a si b s-au reprezentat diagramele de variatie pentru cateva forte reprezentative, in situatiile si respectiv, (la ).

Excentricitatea diminueaza, cu pana la 2530 , valorile fortelor axiale R₁₂ si R₂₁ (fig. 6.1 si 6.2) si are o influenta practic neglijabila asupra celorlalte forte, pentru valorile uzuale ale parametrului E (E).

Frecarea din cupla cilindrica a arborelui 1 (fig. 6.1) are o influenta practic neglijabila asupra fortelor axiale R₁₂ si R₂₁ (fig. 6.1 si 6.2) si conduce la cresteri considerabile ale ale fortelor tangentiale (A^''- A^') si fortelor axiale R₁₁ si R₂₂ si S₂₂ (fig. 6.1 si 6.2).

Ca urmare, trebuie acordata o atentie deosebita constructiei, executiei si intretinerii cuplelor elementului 1(fig. 6.1), astfel incat frecarea din acestea sa fie minima.

Programul de calcul, intocmit pentru determinarea fortelor din cuplele mecanismului bicardanic excentric, permite stabilirea comoda a regimurilor de calcul organologic, in proiectare.