ELEMENTE DE PROIECTARE A SISTEMELOR ELECTROMECANICE DETERMINAREA MRIMILOR

ELEMENTE DE PROIECTARE A SISTEMELOR ELECTROMECANICE DETERMINAREA MĂRIMILOR DE ALUNECARE ÎN GHIDAJE PARAMETRI DE LUCRU ŞI FUNCŢIONALI AI SEM ALEGEREA MOTOARELOR ELECTRICE ALEGEREA CIRCUITULUI DE FORŢĂ ALEGEREA BLOCULUI DE COMANDĂ DOCUMENTAŢIA TEHNICO-ECONOMICĂ AFERENTĂ UNUI SEM TPSEM - CURS 9 1

DETERMINAREA MĂRIMILOR DE ALUNECARE ÎN GHIDAJE TPSEM - CURS 9 2

q. Determinarea forţelor la mişcări rectilinii şi la mecanisme simple de rotaţie Fre Ff F Fi G Suprafaţa de alunecare: μ Forţele ce acţionează asupra elementului util cu o mişcare rectilinie. TPSEM - CURS 9 3

Observatie. Forţele de rezistenta exterioara se neglijeaza in general, mai putin la vehicule. FORŢELE DE REZISTENTA EXTERIOARA LA VEHICULE ØForţe principale ØDe rulare q. Datorate frecărilor în lagărele de pe osii q. Datorate pierderilor mecanice din motoarele electrice de tracţiune şi din sistemul de transmisie q. Datorate rostogolirii roţilor pe calea de rulare q. Datorate alunecării roţii pe calea de rulare q. Datorate şocurilor şi oscilaţiilor care se produc între aparatul de rulare şi calea de rulare q. Datorate frecărilor între captatorul de curent şi linia de contact ØAerodinamica q. Determinată de interacţiunea vehiculului cu aerul înconjurător, pe direcţia axei longitudinale a acestuia ØForţe suplimentare ØDatorate declivităţilor căii de rulare ØDatorate curbelor căii de rulare ØDatorate factorilor de mediu (vânt, temperatura mediului ambiant, etc) TPSEM - CURS 9 4

Forţele ce acţionează asupra elementului mobil la deplasarea pe un plan înclinat. F Fi Gsinα α Gcosα Ff Fre Gsinα Ff α Fi Gcosα G La urcare TPSEM - CURS 9 F G La coborâre 5

Forţele ce acţionează asupra lagărelor unui arbore în mişcare de rotaţie. C M lagăre i d d 2 d 1 Fr 2 G Momentul rezistent TPSEM - CURS 9 6

q. Determinarea forţelor la mişcarea de rostogolire μfa. G Forta rezistenta Fro G Forţele ce acţionează asupra unei roţi la rostogolire. Forta necesara deplasarii TPSEM - CURS 9 7

Elemente pentru calculul greutăţii pe fiecare roată. Roata 1 Roata 3 d 1 G Roata 2 Roata 4 Forta necesara deplasarii TPSEM - CURS 9 8

q. Determinarea momentelor la mecanisme rectilinii de tip bielămanivelă Elemente necesare calculului cuplului rezistent la mecanismul bielă-manivelă. y l A C B Ω 1 r α F O TPSEM - CURS 9 x 9

PARAMETRI DE LUCRU ŞI FUNCŢIONALI AI SEM TPSEM - CURS 9 10

POMPE monofazat trifazat Motorul electric 4 9 10 5 3 2 1 7 8 6 2 TPSEM - CURS 9 11

ACTIONAREA POMPELOR q. Puterea necesara pentru livrarea debitului Q, in m 3/s, la inaltimea manometrica H, in m, este: Greutatea specifica q. Inaltimea totala manometrica: H 2 si H 1 altitudinile nivelului lichidului din recipientul de refulare, respectiv de aspiratie, in m; p 1 si p 2 presiunile asupra lichidului in recipientul de refulare, respectiv de aspiratie kgf/m 2 c 2 si c 1 vitezele lichidului la iesirea din conducta de refulare, respectiv la intrarea in conducta de aspiratie, in m/s; TPSEM - CURS 9 12

c viteza lichidului in conducta, m/s; l lungimea conductelor, in m; d diametrul conductelor, in m; λ coeficientul de pierderi in conducta dreapta; k=1. 5 La o conducta noua din otel asfaltat k=2. 5 La o conducta noua din fonta, tabla de otel sau din ciment sclivisit k=5 La o conducta veche din otel, ruginita k=7 La o conducta din ciment cu suprafata neuniforma, din fonta cu scorii, din scanduri neprelucrate ζ – coeficient de pierderi in coturi, in T-uri, in aparate de inchidere si de reglare. Observatie. Se dau in tabele pierderile in coturi. TPSEM - CURS 9 13

q. Puterea necesara la arborele pompei: La pompe cu puteri mari La pompe cu puteri mijlocii La pompe cu puteri mici TPSEM - CURS 9 14

Observatie. Pentru pompe centrifuge: ØInaltimea manometrica de aspiratie se da in tabele, functie de tmperatura. ØPentru debite Q=2. 5 … 500 l/s se iau: η=0. 35 … 0. 7 La pompe de joasa presiune cu o singura treapta, fara aparat director η=0. 5 … 0. 8 La pompe de joasa presiune cu o singura treapta, cu aparat director η=0. 82 … 0. 88 La pompe de mare presiune, cu mai multe trepte η=0. 9 La pompele din centralele cu acumulare prin pompare. TPSEM - CURS 9 15

VENTILATOARE Motor asincron, cu grad de protectie IP 44 si rotor montat pe rulmenti cu bile. TPSEM - CURS 9 16

ACTIONAREA VENTILATOARELOR q. Puterea necesara la arborele ventilatoarelor: Presiunea dinamica realizata de ventilator, in kgf/m 2 Presiunea statica realizata de ventilator, in kgf/m 2 randamentul Debitul ventilatorului, in m 3/s η=0. 4 … 0. 6 La ventilatoare cu puteri mici si mijlocii η≤ 0. 8 La ventilatoare cu puteri mari (ventilatoare de mine) TPSEM - CURS 9 17

COMPRESOARE TPSEM - CURS 9 18

ACTIONAREA COMPRESOARELOR q. Sunt masini de uz general pentru producerea aerului comprimat necesar in diferite scopuri. q. Compresoarele centrifugale, denumite si turbo-compresoare, sunt folosite in general pentru realizarea unor debite mari de gaz la presiuni relativ mici. q. Puterea necesara pentru realizarea compresiunii: izotermica politropica G Debitul, in kgf/s p 1 Presiunea in recipientul de aspiratie, in kgf/m 2 p 2 Presiunea in recipientul de refulare, in kgf/m 2 v 1 Volumul specific in recipientul de aspiratie, in m 3/kgf v 2 Volumul specific in recipientul de refulare, in m 3/kgf n Exponentul politropic (1. 41 la compresiunea adiabatica) TPSEM - CURS 9 19

q. Puterea necesara la arborele motorului de actionare: TPSEM - CURS 9 20

ACTIONAREA ELECTRICA A MASINILOR DE RIDICAT SI TRANSPORTAT TPSEM - CURS 9 21

q. CARACTERISTICI GENERALE ØJoaca un rol imortant in diferite ramuri de productie. ØFunctioneaza intermitent cu porniri, opriri si reversari frecvente, ceea ce provoaca importante variatii si socuri de sarcina. ØFunctioneaza in medii foarte diferite v. In atmosfera care contine: ü Praf (fabrici de ciment); üGaze corozive (industria chimica); üGaze explozive (rafinarii, mine de carbuni); v. La temperaturi diferite (turnatorii sau in exteriorul cladirilor). TPSEM - CURS 9 22

ØAlegerea tipului de actionare electrica depinde de caracteristicile retelei electrice si de particularitatile mecanismelor care urmeaza sa fie deservite. ØAlimentare in c. c: v 110 V, 220 V, 440 V, 500 V pentru circuitul de forta v 12 sau 24 V pentru circuitele de comanda ØAlimentare in c. a. : v 127 V, 220 V, 380 V, 500 V pentru circuitul de forta v 12 si 36 V pentru circuitul de comanda v. Comanda masinilor de ridicat si de transportat se poate realiza manual, automat sau semiautomat TPSEM - CURS 9 23

Pod rulant Sisteme KBK TPSEM - CURS 9 Macarale pivotante 24

q. DIAGRAMA DE FUNCTIONARE n Coborare greutate Coborare carlig Ridicare greutate Translatie carucior t Translatie carucior Translatie pod t t Carlig Carucior Pod Durata unui ciclu TPSEM - CURS 9 25

q. ETAPELE DE CALCUL v. Puterea la arborele motorului pentru fiecare din cele trei elemente ale podului rulant üPuterea la arborele motorului, pentru fiecare din cele trei elemente ale podului rulant (carlig, carucior, pod) üAlegerea motorului de actionare pentru fiecare din cele trei elemente ale podului rulant üAlegerea reductorului pentru fiecare din cele trei elemente ale podului rulant üRecalcularea puterii la arborele motorului v. Calculul momentului de giratie (inertie) pentru fiecare din cele trei elemente ale podului rulant pentru fiecare etapa a ciclului de functionare si raportarea tuturor momentelor de giratie la arborele motorului v. Calculul cuplului la arborele motorului pentru fiecare etapa a ciclului de functionare (accelerare, mers stationar, franare) v. Calcului timpilor pentru fiecare etapa a ciclului de functionare (accelerare, mers stationar, franare) v. Verificarea finala a motorului electric ales pentru fiecare din cele trei elemente ale podului rulant la incalzire si la durata relativa de functionare TPSEM - CURS 9 26

ACTIONAREA MECANISMELOR DE RIDICAT q. Puterea la arborele motorului Sarcina utila la carlig Viteza de ridicare Randamentul transmisiei de la carlig la motor TPSEM - CURS 9 27

Ciclul de functionare complet pentru un pod rulant n Coborare t Ridicare Translatie carucior t Translatie pod t Carlig Carucior Pod Durata unui ciclu TPSEM - CURS 9 28

ACTIONAREA ELECTRICA A MASINILOR- UNELTE TPSEM - CURS 9 29

q. NOTIUNI DE BAZA ASUPRA ASCHIERII ØSunt antrenate de 2 pana la 4 motoare cuplate rigid doua cate doua ØLegatura dintre cele doua grupe este de tip elastic, realizata de catre banda transportoare ØDistributia sarcinii depinde de gradul de intindere al benzii v P S T F 1 N R F 1 F 2 O M F 2 Q TPSEM - CURS 9 30

q. Puterea de aschiere (in k. W) Viteza de aschiere Componenta tangentiala a rezultantei sau TPSEM - CURS 9 31

C Coeficient care depinde de material; α Unghiul de taiere, in grade hexazecimale; t Latimea stratului de indepartat, in mm; a Grosimea stratului de indepartat, in mm; λ Coeficient care depindede felul lubrificarii. 0. 7 pentru uleiuri vegetale 0. 9 pentru uleiuri minerale TPSEM - CURS 9 32

q. Componentele fortei de aschiere la strunjire A Fz – componenta tangentiala, corespunzatoare fortei T Fz Fy – componenta radiala x-x Fx – componenta axiala Fy Fz: Fy: Fx=5: 2: 1 B Viteza de aschiere se alege astfel incat cutitul sa lucreze in conditii bune un anumit timp Ta intre doua ascutiri, de regula 60 min. O Fx Fy x w TPSEM - CURS 9 33

q. Expresiile componentelor fortei de aschiere la strunjire si viteza de aschiere Observatii. v. Coeficientii C, X, Y, si K sunt dati in tabele in functie de tipul materialului prelucrat. vt – adancimea de strunjire va – avansul cutitului pentru o tura a piesei TPSEM - CURS 9 34

q. Cuplul la axa principala a strungului Diametrul mediu al piesei q. Puterea de aschiere Cuplul la axul principal Turatia arborelui TPSEM - CURS 9 35

q. Puterea la arborele motorului de antrenare (in k. W) TPSEM - CURS 9 36

TPSEM - CURS 9 37

ACTIONAREA ELECTRICA A FOARFECELOR DE TAIAT TABLA TPSEM - CURS 9 38

q. Procesul de forfecare U 1 S 1 F 1 A A 1 a A a f’ t f’’ b B 1 S 2 F 2 B B 1 F 2 U 2 TPSEM - CURS 9 39

q. Puterea necesara forfecarii Coeficient ce depinde de regimul de lucru, cu valori cuprinse intre 1. 1 si 1. 4 Lucrul mecanic forfecarii necesar Turatia arborelui (taieturi pe minut) Randamentul mediu foarfecelor (0. 5÷ 0. 7) al Randamentul transmisiei (0. 95÷ 0. 97) TPSEM - CURS 9 40

q. Lucrul mecanic necesar forfecarii Forta reala de forfecare Coeficient de corectie (1÷ 1. 3) Unghiul lamei U 1 ( cu valori intre 2°÷ 5°) Latimea tablei care trebuie taiata Forta de forfecare Rezistenta la rupere a materialului Sectiunea de sub lama foarfecelui TPSEM - CURS 9 41

q. Cuplul rezistent F 1 Diagrama fortelor la mecanismul bielamanivela Ft Fr α Cuplul rezistent raportat la arborele motor necesar pentru forfecarea materialului r β F l Cuplul rezistent la mersul in gol F 1 TPSEM - CURS 9 42

U 1 2 r c a α 1 d h α 2 B U 2 Cuplul rezistent total pentru α 1<α<α 2 Cuplul rezistent total pentru 0<α<α 1 si α 2<α<360º TPSEM - CURS 9 43

q. Cuplul de sarcina Se utilizeaza o metoda grafo analitica, prin incercari, pornind de la caracteristica de sarcina M = f(α) si variatia cuplului rezistent Mr= f(α). La inceperea taierii M=M 0 Timpul necesar intervalului 1: Din caracteristica de sarcina se gaseste n 0 Din caracteristica de sarcina se gaseste cuplul motor mediu, Mm 1. Cuplul rezistent fiind crescator se aproximeaza pe primul interval o cadere de turatie Δn 1 Se calculeaza turatia medie a intervalului Se poate ridica M=f(t) si n=f(t). TPSEM - CURS 9 44

ACTIONAREA ELECTRICA A PRESELOR TPSEM - CURS 9 45

q. Curba de variatie a fortei ce trebuie aplicata uneltei in timpul procesului de presare Pentru un joc intre matrita si poanson de 0. 7 mm F [k. N] 20 16 Pentru un joc intre matrita si poanson de 0. 49 mm 12 8 4 1 2 3 4 5 h [mm] Drumul parcurs de unealta in timpul decuparii TPSEM - CURS 9 46

q. Puterea necesara presarii Coeficient ce depinde de regimul de lucru, cu valori cuprinse intre 1. 1 si 1. 4 Lucrul presarii mecanic necesar Turatia arborelui (taieturi pe minut) Randamentul mediu al presei (0. 5÷ 0. 7) Randamentul transmisiei (0. 95÷ 0. 97) TPSEM - CURS 9 47

q. Lucrul mecanic necesar presarii Grosimea materialului decupat de Coeficient ce depinde de grosimea si duritatea metalului λ h 0. 75÷ 0. 55 <2 mm 0. 55÷ 0. 45 2÷ 4 mm 0. 45÷ 0. 30 ≥ 4 mm Forta de presare La materiale moi si subtiri, valori spre limita superioara La materiale dure, valori spre limita inferioara TPSEM - CURS 9 48

q. Cuplul rezistent datorita frecarilor Cuplul rezistent necesar decuparii piesei Cuplul rezistent necesar ridicarii si coborariiculisoului Forta de stantare TPSEM - CURS 9 49

SEM DIN INDUSTRIA LEMNULUI TPSEM - CURS 9 50

q. Schema aschierii lemnului x z φ-unghi de taiere y q. Cazuri speciale de taieturi practicate in lemn v. Inaintare de-a lungul fibrelor cu taisul tangential la inelele anuale v. Inaintare in directie transversala cu taisul perpendicular pe fibre v. Inaintare tangential la inelele anuale cu taisul paralel cu fibrele TPSEM - CURS 9 51

Cele trei direcţii de orientare a tăieturilor pentru lemn şi unghiurile pe care le face direcţia de tăiere cu cele trei axe direcţia de tăiere Orientare paralelă z θz θx x Orientare transversală θy y Orientare tangenţială Forţa de aşchiere rezistenţa specifică [N/mm 2] lăţimea aşchiei [mm] grosimea stratului de tăiat [mm] TPSEM - CURS 9 52

Schema cinematică a unui gater. Cilindri de ghidare a buşteanului Buşteanul Cadrul în care sunt fixate pânzele Mecanism bielămanivelă Curea elastică Motorul de acţionare Roata liberă TPSEM - CURS 9 53

q. Actionarea electrica a unui gater Coeficient de neuniformitate a sarcinii Puterea medie de aschiere Puterea de mers in gol a gaterului (aprox 20% din puterea medie de aschiere) TPSEM - CURS 9 Puterea de avans (aprox. 2% din puterea medie de aschiere) 54

ACTIONAREA ELECTRICA A BENZILOR TRANSPORTOARE TPSEM - CURS 9 55

q. CARACTERISTICI GENERALE ØSunt antrenate de 2 pana la 4 motoare cuplate rigid doua cate doua ØLegatura dintre cele doua grupe este de tip elastic, realizata de catre banda transportoare ØDistributia sarcinii depinde de gradul de intindere al benzii Motor principal de antrenare ηr ηt Motor secundar de antrenare reductor Toba de antrenare Toba de intoarcere TPSEM - CURS 9 56

Toba de antrenare 7 6 Toba de intindere 4 3’ 5 1 2 3 Toba de intoarcere Toba de antrenare Toba de deviere ØAlgoritmul se bazeaza pe calculul succesiv al tensiunilor in covorul de cauciuc pornind de la toba de antrenare. TPSEM - CURS 9 57

q. ETAPELE DE CALCUL v. Calculul fortelor pe conturul transportorului v. Calculul efortului tangential la periferia tobei v. Calculul puterii necesare pentru antrenarea benzii v. Verificarea finala a motorului electric ales pentru fiecare din cele trei elemente ale podului rulant la incalzire si la durata relativa de functionare TPSEM - CURS 9 58

q. Puterea necesara pentru antrenarea benzii Viteza liniara de deplasare a benzii Efortul tangential al periferia tobei Forta pe contur in punctul 7 Forta pe contur in punctul 1 Randamentul tobei TPSEM - CURS 9 59

q. Calculul succesiv al tensiunilor in covorul e cauciuc v. Tensiunea dintr-un punct se obtine din tensiunea din punctul anterior multiplicata cu un coeficient v. Se porneste din punctul 1, considerand toba de antrenare Forta pe contur in punctul 1 Tensiunea in banda *Coeficientii k , i-1, 2 au valori cuprinse intre 1. 02 si 1. 05. i TPSEM - CURS 9 60

Rezistentele de miscare pe conturul 4 -5 Lungimea tronsonului analizat Masa pe metru liniar a covorului de cauciuc Masa pe metru liniar a partii in rotatie a rolelor de pe ramura inferioara TPSEM - CURS 9 Coeficient de frecare cu valori cuprinse intre 0. 03 si 0. 05 61

Coeficient de frecare intre toba si banda 0. 3÷ 0. 4 Unghiul de infasurare a covorului pe toba Tensiunea in banda TPSEM - CURS 9 62