Proiectarea Ghidajelor

Proiectarea Ghidajelor

Ghidaje si sisteme de ghidare

sunt alcatuite din fortele care sunt suprafete de contact intre partea fixa (batiu) al MU si partea mobila (sanie, unitate avans).

Rolul sistemului de ghidare e de a materializa traiectoriile generatoarelor rectilinii sau circulare necesare generarii suprafetelor pieselor de prelucrat.

Se clasifica dupa:

forma traiectoriei: rectilinii sau circulare

dupa profilul perpendicular pe directia de miscare:

in A:

in V:

coada de randunica:

in profil dreptunghic:

in profil cilindric:

dupa forma constructiva

Intre fatetele ghidajelor, acestea se pot imparti in grupe si subgrupe:

o       grupa A = ghidaje cu frecare de alunecare

o       grupa B = ghidaje de rostogolire

o       grupa C = ghidaje mixte

- grupa A - frecare lichida

- frecare gazoasa

- frecare mixta

In general, sistemele de ghidare pot prelua sarcini verticale, orizontale, inclinate

Ghidarea trebuie sa asigure precizia descrisa initial, sa fie rigida, sa aiba rezistenta la uzura si sa permita deplasarea subansamblelor mobile cu viteza mare

La MU cu comanda numerica, sistemele de ghidare sunt sisteme hidrostatice si de rostogolire.

Sistemele de ghidare cu rostogolire se caracterizeaza prin faptul ca intre fatetele de ghidare exista corpuri intermediare: role, bile, ace; care pot fi inchise sau deschise.

In funcsie de tipul corpurilor de rostogolire avem diferite constructii (fig.11).

Acest tip de ghidaje pot fi cu prestrangere sau fara prestrangere (inaltimea jocului existent intre elemente).

Daca MU utilizeaza elemente de tipul saniilor, se vor folosi constructii cu recircularea corpurilor rostogolitoare de tipul: tanchete cu role, patine, seturi de role si patine (fig.4.24).

Fig 12.31 - Tanchete cu role Fig 12.33 - Colivii pentru corpuri intermediare

Ghidajele hidrostatice folosesc drept lichid uleiul, apa, lichidul de racire.

Acest tip de ghidaje pot fi cu curgere libera sau cu cadere de lichid.

Sunt utilizate pentru preluarea fortelor ce conduc la perturbatii ale preciziei de prelucrare prin compensarea deplasarilor ce apar datorita fortelor de incarcare cu lichid.

Clasificare, descriere, functionare

Cuplul cinematic sanie-ghidaj, pe scurt denumit ghidaj, este ansamblul format din doua elemente, dintre care unul, sania, care are posibilitatea de deplasare relativa fata de celalalt considerat fix.

In constructia de masini se folosesc drept cupluri de ghidare, in vederea deplasarii organului mobil pe traictorii rectilinii sau circulare, ghidajele pentru miscarea rectilinie, respectiv ghidajele pentru miscarea circulara. Ghidajele masinilor - unelte au rolul de a conduce in timpul functionarii organelor mobile, cum sunt: saniile, mesele, suporturile etc., si de a sustine aceste organe.

In functie de traiectoria dupa care se deplaseaza organul mobil, se disting trei tipuri de ghidaje si anume:

ghidaje rectilinii(plane);

ghidaje cilindrice;

ghidaje circulare.

Ghidajele masinilor - unelte se realizeaza prin combinarea a cel putin doua profile, care pot fi:

de acelasi fel - numite ghidaje de acelasi profil;

combinati de profile - numite ghidaje combinate.

Un cuplu de ghidaje (fig. 1) este format din mai multe suprafete active care indeplinesc diferite

functii. Astfel se disting suprafetele de conducere 1, care determina traiectoria organului mobil, suprafete de sustinere 2, ce suporta greutatea organului mobil 3 si suprafete de inchidere 4, care asigura pozitia in plan a acesteia.

In majoritatea cazurilor, suprafetele de inchidere se realizeaza prin intermediul riglelor de inchidere 5.

Fig. 1 Suprafetele cuplului de ghidare.

Ghidajele rectilinii

Clasificarea ghidajelor rectilinii:

ghidaje cu profile plane;

ghidaje rectilinii cu profile in A si profile in V;

ghidaje rectilinii cu profile in coada de randunica.

Ghidajele rectilinii plane asigura deplasarea in ambele sensuri a organului mobil dupa o

traiectorie rectilinie.

In figura 2 sunt reprezentate doua ghidaje cu profile plane folosite la masinile de frezat longitudinale fig. 2a si la masinile de rectificat grele fig. 2b.

La aceste ghidaje, suprafetele de conducere 1 sunt asezate in plan vertical, iar cele de sustinere 2 si de inchidere 4, in plan orizontal. Pentru reglarea jocului in plan orizontal se folosesc penele de reglare 3.

Ghidajele din figura 2b nu au suprafete de inchidere. Deoarece aceste ghidaje nu sunt autoreglabile, precizia masinii - unelte este afectata de uzura lor produsa in timp. Aceasta impune un control periodic al jocurilor, la intervale de timp scurte.

Fig. 2 Variante ale ghidajelor cu profile plane

Ghidajele cilindrice

Asigura deplasarea organului mobil tot dupa o traiectorie rectilinie, dar in unele cazuri, permit si realizarea unei miscari oscilatorii, in jurul axei profilului cilindric.

In mod frecvent, aceste ghidaje se intalnesc la matinile - unelte de gaurit radiale, (fig.3) pentru realizarea ghidarii bratului 1 pe coloana 2. Constructia coloanei 2 este conceputa incat permite si rotirea bratului in jurul axei geometrice a acesteia.

Fig. 3 Ghidaj cilindric folosit la o masina de gaurit radiala

Ghidajele circulare

Asigura realizarea traiectoriei circulare dupa care se deplaseaza organul mobil. Ele sunt utilizate in cazul masinilor - unelte la care organele mobile efectueaza o miscare de rotatie in jurul unei axe verticale, cum sunt platourile strungurilor - carusel, capetele - revolver.

La proiectarea si asamblarea acestor ghidaje trebuie sa se tina seama de faptul ca este necesar sa se asigure o miscare circulara precisa, fara joc axial.

Pentru aceasta se prevede posibilitatea de compensare a jocurilor rezultate din uzura.

Profilele ghidajelor circulare pot fi:

plane;

plan - inclinate(numite si unghiulare);

biunghiulare(in V).

Ghidajele de alunecare

Sunt foarte mult utilizate in constructia de masini - unelte. Ele pot fi de doua feluri:

ghidaje dintr-o bucata - cu organul fix sau mobil;

ghidaje aplicate - pe organul fix sau mobil.

Ghidajele dintr-o bucata fac corp comun cu batiul masinii - unelte sau cu organul mobil, ceea ce

presupune utilizarea unui singur material, comun.

Deoarece pentru confectionarea ghidajelor se impune utilizarea unor materiale cu calitati

superioare, comparativ cu al batiului sau al organului mobil, iar prelucrarea, datorita gabaritului si greutatii batiului, in special, se face cu mari dificultati, apare justificata tendinta de inlocuire a acestora cu ghidajele aplicate.

Ghidajele aplicate pe organul fix sau mobil se confectioneaza obisnuit din otel sau fonta de calitate superioara.

Fata de ghidajele dintr-o bucata, ghidajele aplicate prezinta urmatoarele avantaje:

duritate ridicata, ca urmare a folosirii materialelor cu calitati superioare;

posibilitatea de prelucrare si inlocuire mai usoara in caz de uzura.

Ghidajele de rostogolire

Au capatat o raspandire foarte mare in ultima perioada, datorita frecarii reduse a elementelor in contact si a miscariiefortului necesar pentru deplasarea organului mobil.

In functie de traiectoria dupa care se deplaseaza organul mobil, ghidajele de rostogolire se clasifica in:

ghidaje pentru miscare rectilinie;

ghidaje pentru miscare circulara.

In general, un ghidaj de rostogolire se compune din urmatoarele elemente:

corpul de rulare 1, care pot fi bile, role sau ace;

caile de rulare 2, la care ghidajele rectilinii sunt formate din bare;

la cele circulare din inele si colivia 3 (fig. 4).

Din punct de vedere al contactului dintre corpurile de rulare si caile de rulare, ghidajele de

rostogolire se impart in:

ghidaje fara stangere prealabila a corpului de rulare, aceasta realizandu-se numai datorita greutatii proprii a organului mobil;

ghidajele cu strangere prealabila, cu posibilitatea de reglare a ei prin intermediul unor dispozitive speciale.   

Fig.4 Ghidaj cu rostogolire

Tehnologia de asamblare

Procesul tehnologic de asamblare cuprinde operatiile de montare in ordinea lor succesiva, cu precizarea utilajului, a sculelor, a aparatelor de masurat si a dispozitivelor necesare realizarii operatiilor de asamblare cu consum minim de timp si volum redus de munca. In vederea stabilirii metodei optime de asamblare, precum si a gradului de diferentiere a acesteia, este necesar in prealabil, sa se analizeze principalii factori care influenteaza procesul tehnologic de asamblare si anume: volumul productiei, particularitatile constructive ale produsului, utilajul existent etc.

Procesul tehnologic de asamblare trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:

sa asigure realizarea tuturor prescriptiilor tehnice impuse produsului;

sa garanteze realizarea normelor de precizie si de rigiditate;

sa permita obtinerea produsului la un cost cat mai redus.

Operatia de asamblare reprezinta acea parte a procesului tehnologic, efectuata fara intrerupere

asupra unei unitati sau a unui complex de unitati de asamblare.

Exploatarea, intretinerea si repararea

Intretinerea utilajului in perfecta stare si functionarea lui neantrerupta sunt de neconceput fara un sistem bine organizat al reparatiilor.

Un sistem de reparatie bine organizat are de rezolvat urmatoarele probleme esentiale:

1 - intretinerea continua a utilajului in stare normala de functionare;

2 - asigurarea calitatii si preciziei de prelucrare a pieselor executate in conformitate cu conditiile tehnice;

3 - preintampinarea avariilor, ruperilor si a uzurii progresive;

4 - marirea duratei de functionare a utilajului intre reparatii;

5 - reducerea opririlor utilajului din cauza reparatiilor.

Intretinerea zilnica prevede urmatoarele masuri:

1 - ingrijirea zilnica a utilajului, care sa asigure punerea in ordine, curatirea si spalarea utilajului, ungerea lui regulata, racirea corecta si buna stare a curelelor de transminie;

2 - supravegherea unei manipulari prudente si a unei utilizari corecte a utilajului;

3 - examinarea exterioara zilnica a utilajului, fara demontare pentru descoperirea defectelor existente si verificarea incalzirii suprafetelor de frectiune, a libertatii de deplasare a pieselor mobile si a timpului de autofranare a masinilor - unelte, adica a timpului consumat pentru oprirea masinii - unelte si a mersului in gol dupa intreruperea motorului electric.

In acelasi timp se executa si reparatiile marunte (strangerea si reglarea ambreajelor, indepartarea defectelor din mecanismele de cuplare, strangerea diferitelor pene si alte lucrari asemanatoare).

Aceste lucrari se planifica in timp.

Calculul de dimensionare si verificare a unei piese

Fig. 5 Schema de calcul a ghidajelor

In cazul ipotezei ca sarcina este uniforma pe lungimea ghidajelor (suprafata dreptunghiulara), reactiile A,B, si C, de pe ghidaj se calculeaza conform principiilor cunoscute:

A=

B= F_y

C= F_Z - A

p_A= ≤p_Aad

p_B= ≤p_Bad

p_C= ≤p_Cad

In ipoteza unei presiuni neuniforme, aceasta variind dupa o lege liniara si a unei bune rigiditati a saniei, se obtine:

p_{A max}= ≤p_Aad

Conditia de utilizare a relatiei este:

p_{A min}=

Calculul si verificarea ghidajelor care au viteze mari de alunecare trebuie efectuate in conditia unei frecari fluide.

Presiunile de contact admisibile la ghidajele de fonta sunt:

pentru vitezele mici, p_ad= (25...30) daN/cm²:

pentru viteze mari, p_ad= 8daN/cm²

pentru masini unelte speciale cu regimuri grele de aschiere si viteze mici, p_ad= 19 daN/cm²

la viteze mari, p_ad= 4 daN/cm²

pentru masini de rectificat p_ad= 0,5...1,0 daN/cm²

Referitor la calculul ghidajelor de rostogolire, presiunea maxima de contact se calculeaza cu

relatiile lui Hertz:

- cu role: p_{max H} ≤p_adH

cu bile: p_maxH= 0,388≤p_adH

unde F₀ este sarcina pe bila sau pe rola cea mai solicitata, in [daN];

r - raza rolei sau a bilei in [cm]

b - lungimea rolei in [cm]

Presiunile admisibile:

a)      ghidajele de otel cu duritatea 58...62 HRC;

cu role: p_adH= 10000...12000 daN/cm²

cu bile: p_adH= 18000 daN/cm²

b)      ghidaje din fonta cu duritatea 200 HB;

cu role: p_adH= 2500..3000 daN/cm²

cu bile: p_adH= 4500000 daN/cm²

Rulmentii se aleg din cataloage in functie de capacitatile de incarcare.

1.NTSM

Un mare numar de accidente de munca au drept cauza utilizarea unor unelte de mana necorespunzatoare. In aceasta categorie intra, in special, accideltele mecanice de gravitate mica si mijlocie, cum sunt: lovituri, striviri, fracturi, intepaturi, taieri etc. Pentru evitarea lor, trebuie respectate o serie de masuri referitoare la alegerea, utilizarea, intretinerea si pastrarea uneltelor manuale.

In primul rand, uneltele de mana trebuie sa fie confectionate din materiale corespunzatoare operatiilor ce se executa.

In cazul activitatii in atmosfera cu pericol de explozie, se vor folosi unelte confectionate din materiale care nu produc scantei prin lovire sau frecare, sau care, in contact cu atmosfera respectiva, nu produc compusi care ar putea initia explozii ( de exemplu, acetilura de cupru etc.)

Uneltele manuale actionate electric sau pneumatic trebuie sa fie prevazute cu dispozitive de fixare a sculei si cu dispozitive care sa impiedice functionarea lor necomandata. Daca aceste unelte sunt dotate cu scule ce prezinta pericol de accidentare ( pietre de polizor, panze de fierastrau, burghie etc.), acestea vor fi protejate impotriva atingerii accidentale cu mana sau alta parte a corpului.

Uneltele de mana rotative cu actionare pneumatica vor fi dotate cu limitatoare de turatie. Tuburile flexibile de aer comprimat trebuie sa corespunda debitului si presiunii de lucru. Fixarea lor pe racordul uneltei se va face cu ajutorul unor coliere metalice.

Uneltele de percutie din otel ( ciocanele, daltile, capuitoarele si altele similare) trebuie sa corespunda standardelor in vigoare, sa fie executate din oteluri corespunzatoare tratate termic, incat, in timpul utilizarii, sa nu se deformeze sau fisureze. Folosirea uneltelor cu suprafete deformate, fisurate, stirbite etc., sau a uneltelor improvizate este strict interzisa.

Cozile si manerele uneltelor trebuie sa fie netede, bine fixate si de dimensiuni care sa permita prinderea lor sigura si comoda. In cazul folosirii cozilor si manerelor din lemn, acestea trebuie sa fie de esenta tare, fara noduri, crapaturi si aschii desprinse. Pentru fixarea cozilor si manerelor in scule, se vor folosi pene metalice.

Uneltele de mana prevazute cu articulatii (foarfeci, clesti, chei etc.), nu trebuie sa aiba joc in articulatie; bratele de actionare ale acestora vor fi astfel executate incat la inchidere sa ramana un spatiu suficient intre ele, pentru a preveni prinderea degetelor.

In timpul transportului, partile periculoase ale uneltelor de mana (varfuri, taisuri, muchii) trebuie protejate cu teci sau aparatori adecvate.

Pentru evitarea accidentelor, uneltele de mana trebuie intretinute corespunzator; la inceputul fiecarui schimb de lucru se vor verifica cu atentie atat de muncitori, cat si de maistru. Uneltele care nu corespund conditiilor normale de lucru (sunt deteriorate, improvizate etc.) se vor inlocui cu altele corespunzatoare.

La operatiile de prelucrare a materialelor cu ajutorul masinilor - unelte (strunjire, frezare, debitare, rectificare, ambutisare etc.), accidentele de munca se datoreaza in principal riscurilor mecanice generate de:

organele de masini in miscare, care pot provoca accidente, datorita antrenarii, strivirii, forfecarii, taierii, prinderii etc.;

proiectarea de corpuri sau particule;

spatiile periculoase din constructia si amplasarea masinilor care nu permit efectuarea operatiilor de deservire, intretinere si reparatii in conditii de securitate.

Muncitorii care deservesc masinile - unelte (strunguri, freze, raboteze, prese, masini de gaurit si

alezat, masini de debitat, masini de rectificat etc.) trebuie instruiti cu prevederile normelor specifice de protectia muncii al aceste masini.

Principalele masuri generale pe protectie a muncii care vor fi respectate in activitatile cu masini-unelte sunt:

oprirea masinilor-unelte la schimbarea dispozitivelor, la fixarea si scoaterea pieselor, la repararea, curatirea, ungerea si inlaturarea aschiilor sau la plecarea de langa masina;

folosirea ecranelor dispozitivelor de protectie, ochelarilor si a altor mijloace individuale de protectie;

intretinerea masinii, locului de munca si a sculelor in perfecta stare tehnica si de curatenie;

verificarea starii tehnice a masinii, utilajului, sculelor si dispozitivelor, atat inainte, cat si dupa incetarea lucrului si anuntarea la predarea schimbului a tuturor defectiunilor constatate.

De asemenea, operatorii trebuie sa-si insuseasca masurile specifice de protectia muncii pentru

fiecare categorie de masini-unelte.

2.PSI

Mijloacele de prevenire a incendiilor, a intinderii si a propagarii lor, trebuie luate in considerare de la proiectarea si amplasarea constructiilor pana la executia si exploatarea lor, si anume:

inlaturarea eventualelor cauze de provocare a incendiilor si a exploziilor, prin proiectarea procesului tehnologic;

evitarea formarii in halele de productie a amestecurilor explozive, a formarii de pulberi fine, a aruncarii de la inaltime mare sau a turbionarii lor; pentru aceasta, se recomanda curatarea in mod periodic a prafului de pe utilaje si de pe toate partile incarcate cu electricitate statica;

marirea umiditatii relative a aerului, acolo unde produsele permit;

proiectarea instaloatiilor electrice tinand seama de gradul pericolului de incendiu pe care in prezinta constructia, datorita materialului din care este executata si a procesului tehnologic care are loc in acea constructie;

prevederea unor aparate de deconectare automata, dispozitive electronice in caz de avarii etc.;

proiectarea constructiilor, pe cat posibil, din materiale adecvate si eventual necombustibile, in functie de procesul tehnologic, de aglomeratia de muncitori, vizitatori etc.;

amplasarea rationala a cladirilor si a anexelor lor, conform prevederilor si normelor in vigoare, tinandu-se seama de distantele minime de siguranta intre constructiile industriale, constructiile civile, de distantele intre acestea si depozitele de materiale combustibile;

prevederea in depozitele de materiale combustibile a instalatiilor speciale de declansare automata a stropirii cu apa, in momentul ridicarii temperaturii din cauza izbucnirii unui incendiu, in acelasi timp semnalizandu-se si chemarea formatiei de pompieri;

limitarea posibilitatilor de intindere a incendiului, prin compartimentarea cladirilor si introducerea de pereti despartitori si plansee rezistente la foc;

amenajarea unor spatii pentru fumat, in incintele unde fumatul nu este permis;

asigurarea unei bune evacuari a oamenilor si a bunurilor din cladire, in caz de incendiu;

instalarea de scari de incendiu, guri de apa, cu utilajul necesar;

ignifugarea materialelor combustibile folosite in constructii;

masuri de siguranta, care constau din indicatoare P.S.I. (marcarea zonelor periculoase, a mediilor explozive, a cailor de evacuare din cladiri) si asigurarea unor bune conditii pentru interventia rapida la stingerea incendiilor.

Masuri organizatorice de combatere a incendiilor constau in:

organizarea de formatii de pompieri voluntari si special angajati;

prelucrarea normelor si a prescriptiilor referitoare la prevenirea incendiilor, interzicerea folosirii flacarii deschise, a fumatului etc., in diferite medii periculoase;

stabilirea unor sarcini precise privind prevenirea si combaterea incendiilor si asigurarea prelucrarii si afisarii lor;

instruirea muncitorilor si raspandirea cunostintelor tehnice referitoare la cauzele si prevenirea incendiilor;

dotarea cu utilaje si materiale tehnice de combatere a incendiilor;

motopompe, autopompe;

instalatii cu retele cu apa, instalatii fixe automate.

Materialele care se pot folosi la stingerea incendiilor sunt dependente de materialul combustibil,

de instalatiile si de procesul tehnologic care se desfasoara in acea constructie, de utilajul de stingere de care se dispune. Cele mai frecvent folosite sunt:

nisipul, ca mijloc imediat de inabusire a focarului de incendiu;

apa sub forma de jeturi compacte, la stingerea materialelor combustibile solide;

apa dispersata in picaturi;

apa sub forma de ceata sau sub forma de abur;

diverse substante chimice, prafuri, tetraclorura de carbon, zapada carbonica etc.

La stingerea incendiilor care au loc in instalatiile electrice, se interzice folosirea materialelor de

stingere lichide spumante etc. Aceste instalatii trebuie prevazute cu lazi de nisip, tetraclorura de carbon.

3. Bibliografie

1.Badut M., (2004)Auto CAD-ul in trei timpi, Bucuresti, Polirom

2. Drobota V., s.a, (1993), Organe de masini si mecanisme, Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica

3 Drobota V. s.a, (1992), Rezistenta materialelor si organe de masini, Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica

4. Frey D., AutoCAD 2006 pentru incepatori, Bucuresti, Editura Teora

5 Gheorghe G. si colectiv, (1974), Probleme de rezistenta a materialelor si organelor de masini, Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica

6.Gheorghe I., (1997), Tehnologia asamblarii si montajului, Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica ,

7. Harrington, D., AutoCAD 2005, , Bucuresti, Editura Teora

8.Husein Gh., (1995), Desen tehnic de specialitate, Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica

9. Mitrea S. S. s.a, (1994), Protectia muncii, Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica

10. Omura, G., AutoCAD 2006, AutoCAD2006 LT pentru incepatori, Bucuresti, Editura ALL

11. Pavelescu, M., ( 2002), Sisteme de transmitere a miscarii, Bucuresti, EDP

12. Pavelescu, M.,(2002) Asamblari mecanice, Bucuresti, EDP

13.Simion I., Auto Cad 2006,Bucuresti, Editura Teora