Diagrama cuplului static

Diagrama cuplului static

1. Clasificarea masinilor de lucru in functie de diagrama cuplului static

Pentru instalatiile care dezvolta cuplu static dependent de viteza, de deplasarea liniara sau unghiulara, se poate stabili si o dependenta in functie de timp, daca se cunoaste diagrama vitezei v=f(t), spatiului x=f(t) sau a=f(t). Se obtine astfel diagrama cuplului static m_s=f(t) care poate avea diferite forme particulare, in functie de succesiunea regimurilor de functionare. Regimurile de functionare ale unei masini de lucru se definesc ca ansamblul valorilor variabilelor de intrare - stare - iesire (cuplu, viteza, putere etc.) care caracterizeaza functionarea acesteia la un moment dat. Cunoasterea regimurilor de functionare este necesara pentru alegerea corespunzatoare a mecanismului de transmisie, a motorului electric de actionare si a ansamblului de comanda. Tinand seama de regimul de functionare, masinile de lucru se impart in sapte grupe:

1. Masini de lucru cu functionare de durata si sarcina constanta.

Timpul de functionare este mai mare de 10 minute iar sarcina ramane constanta (fig.2.19) sau se modifica cu cel mult 10-20 % in jurul unei valori medii. În aceasta categorie intra: pompele si ventilatoarele antrenate la viteza constanta, masinile de fabricat hartie, benzile transportoare magistralele din cariere.

2. Masini de lucru cu functionare de durata si sarcina variabila.

Timpul de functionare este mai mare de 10 minute iar sarcina se modifica in timp (fig.2.20). Duratele t_i si cuplurile M_Si se pot modifica de la un ciclu la altul. Din aceasta categorie fac parte: macaralele, ascensoarele, vehiculele de transport, laminoarele reversibile, majoritatea masinilor-unelte.

3. Masini de lucru cu functionare de durata si socuri de sarcina

Timpul de lucru este mai mare de 10 minute, intervalele de functionare la sarcina constanta alterneaza cu intervalele de functionare in gol sau la sarcina redusa (fig.2.21), M_{S max}/M_S0³

Exemple: prese, ciocane mecanice pentru forje, gatere etc.

4. Masini de lucru cu functionare de durata si sarcina pulsatorie

Timpul de functionare este mai mare de 10 minute iar masina de lucru contine ca organ principal un mecanism biela-manivela (fig.2.22).

5. Masini de lucru cu functionare de durata si sarcina aleatorie

Timpul de functionare este mai mare de 10 minute iar sarcina are o variatie aleatorie (fig.2.23). Aceste cupluri se intalnesc la instalatiile de foraj, excavatoarele cu rotor cu cupe, fierastraiele de taiat lemne, defibratoarele din industria textila, morile cu bile, malaxoare.

Pentru a putea obtine o expresie analitica a acestor caracteristici statice ele se pot inlocui prin functii empirice, liniare sau neliniare, determinate prin tratarea matematica a datelor experimentale.

6. Masini de lucru cu functionare intermitenta

Regimul de functionare este format dintr-o succesiune de cicluri identice, fiecare ciclu fiind format dintr-un interval de lucru t_l la sarcina constanta si un interval de pauza t_p (fig.2.24). Durata unui ciclu t_c=t_p+t_l este mai mica de 10 minute. Pentru regimul de functionare intermitent se defineste durata relativa de functionare:

În functie de valoarea duratei relative, regimurile de functionare pot fi:

- regim de functionare usor, 10%<DF%£

- regim de functionare mediu,  25%<DF%£

- regim de functionare greu,  60%<DF%£

Daca DF > 80 % sau t_c este mai mare de 10 minute, se condidera ca, regimul de functionare este de durata. Din aceasta grupa fac parte instalatiile de ridicat materiale (instalatii de extractie cu schip), masinile-unelte automate care efectueaza o singura operatie etc.

7. Masini de lucru cu functionare de scurta durata

Regimul de scurta durata este format dintr-o succesiune de cicluri (fig.2.25). Fiecare ciclu are durata de 10, 30, 60, 90 minute si este format dintr-un interval de lucru la sarcina constanta t_l si un interval de pauza t_p, durata relativa de functionare DF % < 10 %.

Exemple: polizoare industriale, macazuri de cale ferata, stavilarele ecluzelor, dispozitive de strangere ale masinilor-unelte etc.

2. Determinarea diagramei cuplului static din date experimentale [7], [67]

Daca stabilirea analitica a caracteristicii statice sau diagramei cuplului static este dificila, dar exista in functiune masini de lucru similare atunci, utilizand metodele statisticii matematice si prelucrand datele experimentale, se pot obtine functii empirice pentru aceste dependente date tabelar sau grafic (fig.2.26).

Fig.2.26. Caracteristicile statice experimentale

Pentru eliminarea subiectivismului in aprecierea tipului dependentei, liniara sau neliniara, este necesar sa se calculeze mai intai coeficientul de corelatie dintre variabila de intrare si cea de iesire. În acest scop se considera coordonatele a n puncte (tabelul 2.1 de definitie a caracteristicii statice a masinii de lucru).

Tab. 2.1.

Se presupune ca aceasta poate fi descrisa cu o dependenta de forma: a+bu=v. Particularizand aceasta relatie pentru toate valorile masurate, se obtine:

a+bu₁=v₁

a+bu₂=v₂

a+bu_n=v_n

Însumand rezulta:

.