Repararea si Asamblarea Mecanismelor cu Came

Mecanisme cu came

Memoriu justificativ

Masina este creatia tehnica a omului, alcatuita dintr-un complex de corpuri materiale cu miscari relative determinate, servind la transformarea unei forme de energie in lucru mecanic (masina de lucru) sau la transformarea unei forme de energie in alta forma de energie (masina energetica).Organele de masini sunt piese sau subansambluri cu roluri functionale distincte in ansamblul dispozitivelor, mecanismelor, masinilor si agregatelor.

In timpul functionarii masinilor-unelte , are loc o uzura neintrerupta a suprafetelor in frecare ale diferitelor piese ale acestor masini .Din aceasta cauza se modifica jocurile initiale de la imbinari , forma si dimensiunile, precum si starea suprafetelor.

Mi-am ales ca tema de proiect repararea si asamblarea mecanismelor cu came deoarece este o piesa importanta si extrem de complexa, de aceea sunt larg raspandite in constructia de masini , constructia masinilor-unelte , masinilor automate actionate mecanic ,hidraulic sau electric.

La mecanismele ce came intalnim defectiuni care de cele mai multe ori se pot remedia insa daca acestea nu pot fi remediate le inlocuim cu altele noi.Uzura apare pe conturul camei in contact cu rola sau tachetul, mai putem intalnii ciupituri si exfolieri ale camelor, incovoierea arborelui cu came.La repararea camelor deoarece am considerat ca este mai ieftin si pot economisii timp am ales ca procedeu de reconditionare incarcarea cu sudura deci pot spune ca prin acest procedeu am economisit timp si bani ceea ce in ziua de azi conteaza cel mai mult.La aceste tipuri de mecanisme daca ciupiturile sau exfolierele camelor nu merg rectificate sau nu nu pot fii reconditionate cu ajutorul incarcarii prin sudura deoarece adancimea ciupiturilor este mai mare de 1 mm mecanismele cu came se inlocuiesc sau se rebuteaza in functie de caz.

Incarcarea cu sudura trebuie facuta pe intreaga suprafata active folosind electrozi speciali.Acest tip de reconditionare (prin sudura) este foarte mult aplicat la piesele din aproape orice metal (fonta ,otel ).Reconditionarea prin sudare trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

-sa asigure o rezistenta egala cu a materialului de baza

-sa nu se produca deformarea si fisurarea pieselor

-metalul de adios sa aiba aceeasi compozitie cu metalul de baza

-stratul de metal incarcat prin sudura sa permita prelucrari mecanice si sa asigure o productivitate ridicata.

Mecanismele formate dintr-un element conducator, profilat numit cama, care transmite miscarea unui element cu miscare de translatie sau oscilatie, numit tachet, se numesc mecanisme cu came.Mecanismele cu came realizeaza la elementul condus anumite miscari dupa o lege data si de aceea sunt larg raspandite in constructia de masini, la masinile automate actionate mecanic, hidraulic sau electric.

Mecanismele cu came sunt folosite in toate domeniile de activitate (constructii de masini, industria textila, mecanica fina, masini unelte, masini de calcul, industria alimentara ) unde sunt necesare anumite legi de miscare cerute de procesul tehnologic sau de sistemele de mecanizare si automatizare.Utilizarea lor este recomandata de o serie de avantaje: gabarit mic; proiectare usoara; durabilitate foarte buna pentru legi complicate; schimbarea legii de miscare este simpla, numai prin inlocuirea camei; constructie simpla .

O larga utilizare a mecanismelor cu came se intalneste la motoarele cu ardere interna prin mecanismul de distributie cu came care comanda inchiderea supapelor de admisie si evacuare.

1.Generalitati

1.1.Domeniul de utilizare al mecanismelor cu came

Mecanismele cu came realizeaza la elementul condus anumite miscari dupa o lege data de aceea sunt larg raspandite in constructia de masini , la masinile automate actionate mecanic, hidraulic sau electric.

Transmiterea miscarii la mecanismele cu came se face prin curbe reciproc infasurate , una dintre ele fiind profilul camei, iar cealalta fiind profilul tachetului (elementul condus) in contact cu cama (un punct, un arc de cerc, o dreapta, o curba oarecare).

Mecanismele cu came pot fi cu transmiterea miscarii prin contact direct, elementul conducator fiind de regula cama.

O larga utilizare a mecanismelor cu came se intalneste la motoarele cu ardere interna pin mecanismul de distributie cu came care comanda inchiderea supapelor de admisie si evacuare.pompele de injectie a motoarelor diesel sunt actionate cu ajutorul mecanismelor cu came , astfel ca alimentarea cu aombustibil in cilindru este determinate de legea de miscare a pistonului pompei.Camele au utilizare larga la dispozitivele de reglare a turatiei turbinelor cu abur, fiind folosite la actionarea supapelor de abur ale servomotoarelor.

La masinile unelte automate se folosesc numeroase came:

- Astfel la strungurile automate camele servesc la efectuarea mai multor operatii ca avansul, prinderea materialului, rotirea capului-revolver , miscarea saniilor in functie de dimensiunile pieselor de prelucrat.

-In cazul semafoarelor cu brate ( de la calea ferata) se utilizeaza mecanisme cu came prevazute cu caneluri in care ghideaza rola tachetului.

-Numeroase utilizari au mecanismele cu came la masinile textile ca razboaie de tesut, masini rectilinii de tricotat, masini de cusut.

-La locomotivele electrice se utilizeaza mecanisme cu came pentru actionarea contactoarelor electrice ale graduatoarelor.

2. Asamblarea mecanismelor cu came

Cama este un organ de masina profilat,conducator,care transmite elementului condus - tachetul - o miscare stabilita dupa o lege determinata de profilul camei. Tachetul capata de cele mai multe ori , o miscare rectilinie,de du-te-vino si ,mai rar, o miscare oscilatorie.In felul acesta ,intr-un mecanism cu came are loc transformarea miscarii de rotatie , de oscilatie,sau rectilinie de du-te-vino a camei intr-o miscare rectilinie de du-te-vino sau oscilatorie a tachetului . Profilul camelor plane poate fi exterior sau interior.Camele spatiale pot avea diferit forme de profile de curbe in spatiu ,trasate pe periferia unui cilindru .

Camele au intrebuintari diferite, cum ar fi : la motoarele cu ardere interna pentru miscarea supapelor,la comanda miscarilor strungurilor automate ,la automatizarea unor instalatii etc.

Tehnologia de ansamblare a mecanismelor cu came depinde de o serie de factori , ca : tipul si profilul camei,modul de reglare a unghiului de fixare a camei , constructia si rolul mecanismului , ciclul pe care trebuie sa il realizeze.

Cele mai frecvente sisteme de ansamblare a camelor care tin seama de conditiile de mai sus sunt :

a)-asamblarea camelor fara reglarea unghiului de fixare ;

b)-asamblarea camelor cu reglarea ulterioara a unghiului de fixare;

c)-asamblarea mecanismului la care tachetul este apasat pe cama cu un arc;

d)-asamblarea mecanismului cu cama sub forma de toba.

a)Asamblarea camelor fara reglarea unghiului de fixare :

In acest caz, cama se fixeaza pe ax cu stifturi conice , pene, suruburi sau caneluri.

Daca se folosesc stifturi conice se executa mai intai o centrare a camei ,astfel incat gaurile de la cama sa se suprapuna cu cele de pe ax si apoi se introduc stifturile prin lovituri usoare cu ciocanul.

La camele care au turatie mare , pentru a nu iesi stifturile , se utilizeaza stifturi cu stringere automata .

b)Asamblarea camelor cu reglarea ulterioara a unghiului de fixare:

Asamblarea acestui tip de came consta in introducerea camei pe ax si fixarea ei intr-o pozitie oarecare .Blocarea camei se face cu ajutorul unui manson solidar cu cama sau in alt mod .

La unele mecanisme de distribuire ale motoarelor cu ardere interna , cama se fixeaza pe ax cu ajutorul a doua piulite

La montarea camei demontabile ,pe ax se foloseste o bucsa conica si o mufa ,iar strangerea se face cu suruburi.Piulita prin insurubare , asigura o asamblare rigida.

c)Asamblarea mecanismului la care tachetul este apasat pe cama cu un arc:

Acest tip de mecanism cu came se intalneste la motoare cu ardere interna , fiind parte componenta a mecanismului de distributie .

Tachetul sau impingatorul ,serveste pentru a transmite miscarea direct supapelor, in cazul distributiei inferioare sau tijelor,apoi, culbutorilor care actioneaza supapele,la distributia superioara .

Tachetul se sprijina direct pe cama .El se monteaza intr-o bucsa ,care are rolul de ghidare.

Partea care vine in contact cu cama are o forma rotunjita sau forma unui toler.

La celelalt capat ,tachetul are o scobitura sferica in care patrunde capatul tijei inpingatoaresau se insurubeaza un surub pentru reglarea jocului.

La montarea tachetului este necesar ca acesta sa nu fie atacat de cama intr-un singur loc ,ceea ce ar provoca o uzura rapida .Pentru aceasta tachetul se monteaza asimetric fata de cama ceea ce provoaca o rotire al lui in jurul axei sale de simetrie.

In acest fel , cama actioneaza asupra tachetului dupa o circumferinta , ferindu-l de uzura.

La arcul mecanismului se verifica elasticitatea, rezistenta la vibratie si rigiditatea lui .

d)Asamblarea mecanismului cu cama sub forma de toba:

Mecanismele cu cama sub forma de toba se folosesc la unele tipuri de strunguri cu operatii multiple, cama fiind prevazuta cu un canal pentru elementul condus.

Exista doua tipuri constructive:-cu rola conica

-cu doua role cilindrice

La constructia cu rola conica este necesar sa se regleze jocul dintre rola si cama prin rotirea bulonului pe care se afla rola.

Constructia cu doua role cilindrice se foloseste la masinile-unelte rapide.Ele se asambleaza controlandu-se contactul dintre role si caile de rulare din canalul camei.

3.Mecanisme cu came reprezentative

Mecanismele cu came representative sunt formate din cama(ca element conducator) si tachet (ca element condus)legate fiecare la baza prin cuple de rotatie sau translatie, iar intre cama si tachet este o cupla superioara.

Dupa forma curbelor care determina profilul camei se disting:

-came plane (la care curba profilului nu este continuta intr-un plan);

-came spatiale (la care curba profilului nu este continuta intr-un plan).

Dupa felul miscarii camele si tachetii pot avea miscari rotative sau

translante, iar dupa forma tachetului se deosebesc :

-tacheti cu varf;

-tacheti cu rola;

-tacheti cu disc plan

3.1.Mecanism plan cama rotativa-tachet translant(cu rola)

Acest mecanism este format din patru elemente (Fig.1.), cama disc 1 care se afla in miscare de rotatie; rola 2', care se sprijina pe cama si este articulata la elementul condus 2; elementul condus 2 numit tachet, sau culegator de miscare; elementul fix notat 0 numit suport,baza, batiu .

Fig:1

Mecanismul are ca scop transmiterea de la elementul conducator cama la elementul condus tachet , a unei miscari a carei lege este determinata de forma profilului camei.

3.2.Mecanism plan cama rotativa_tachet traslant(cu talpa)

Mecanismul este format din trei elemente (Fig:2):

-cama disc 1 care are posibilitatea de rotatie in jurul articulatiei sale fixe;

-tachetul 2 cu talpa sau disc plan , care in zona de contact cu cama ramane tot timpul tangent la profilul acesteia;

-elementul fix al mecanismului notat cu zero si care este numit support, baza

sau batiu.

Fig:2

Mecanismul are ca scop transmiterea de la elementul conducator, numit cama, la elementul condus, numit tachet, a unei miscari a carei lege este determinata de forma profilului camei.

3.3.Mecanism plan cama rotativa-tachet oscilant rotativ

Mecanismul conform schemei constructive (Fig:3) este format din:

elementul conducator 1 numit cama; elementul condus 2 numit tachet; rola 3 prin intermediul careia are loc transmiterea miscarii de la cama la tachet; elementul fix (suportul, baza sau batiul mecanismului) notat cu 0 .

Fig:3

Mecanismul are ca scop transformarea miscarii de rotatie continua si uniforma (in general) a camei , intr -o miscare de rotatie oscilanta , dupa o lege impusa , a tachetului.

Legea de miscare a tachetului se realizeaza in functie de forma profilului camei.

3.4.Mecanism spatial cama cilindrica-tachet traslant

Mecanismul conform schemei constructive (Fig:4) , este format din trei elemente:cama 1, tachetul 2 si elementul fix 0.

Elementul conducator este cama cilindrica 1 care are taiat la periferie un canal de o anumita forma, a carui axa de simetrie determina profilul camei.Elementul condus 2 numit tachet este prevazut cu un bolt ghidat de canalul camei, astfel incat tachetul are o miscare de translatie alternative a carei lege este determinate de profilul camei.

 

Fig:4

Cama cilindrica 1 este fixata pe un arbore 1a rezemat la capete in doua lagare de alunecare.Actionarea camei se face cu o manivela 1b prevazuta cu un ac indicator.De asemenea tachetul 2 este ghidat intr-un canal practicat in peretele lateral al suportului fix .Un ac indicator fixat pe tachet indica deplasarea acestuia.

3.5.Mecanism spatial cama cilindrica-tachet oscilant rotativ

Mecanismul este format din trei elemente si anume (Fig:5): cama cilindrica 1,aflata in miscare de rotatie in jurul axei sale de simetrie ; tachetul 2, articulate la elementul fix 0; elementul fix 0 care reprezinta suportul mecanismului.

Fig:5

Mecanismulare ca scop imprimarea miscarii de oscilatie (alternative) tachetului 2,miscare a carei lege este determinata de forma profilului camei 1.De regula tachetul este prevazut cu o rola ghidata in canalul camei.Aceasta rola poate fi inlocuita printr-un bolt rigid cu tachetul.

In functie de profilul camei , tachetul poate avea diverse legi de miscare:-miscare uniforma

-miscare uniform variata

-miscare variata.

3.6.Mecanism spatial cama tronconica-tachet translant

Mecanismul este format din patru elemente (Fig:6) : cama tronconica 1, care are posibilitatea de rotatie in jurul axei sale de simetrie .Cama este prevazuta cu o canelura care este executata dupa o anumita lege si a carei forma determina legea de miscare a elementului condus; rola 2' articulata la elementul condus si ghidata de canelura care determina profilul camei; tachetul 2 este elementul condus al mecanismului avand o lege determinate de profilul camei; elementul fix notat cu 0 este numit support, baza sau batiu.

Fig:6

Mecanismul realizeaza transformarea miscarii de rotatie uniforma a camei intr-o miscare rectilinie dupa o anumita lege a tachetului.

4.Clasificarea camelor

4.1Clasificarea camelor dupa forma curbei de profil Fig:7 :

-plana (Fig: 7 a, b)

-spatiala cilindrica (Fig: 7c)

-spatiala conica (Fig: 7d)

Fig:7

4.2.Clasificarea camelor dupa dispunerea profilului Fig 7,8:

-exterioara (Fig:7 ,a,b)

-interioara (Fig: 8)

Fig:8

4.3.Clasificarea camelor dupa ecuatia curbei deplasarii Fig:9 ,s = s(φ):

- deplasare liniara, Fig.9 a, s = A∙φ, in care A-constanta;

- deplasare parabolica, Fig. 9b, s = A . φ²;

- deplasare cosinusoidala, s = A + B . cosC . φ, A, B, C- constante, Fig.9;

- deplasare sinusoidala, s = A∙φ + BsinCφ,Fig.9d;

- deplasare polinomiala.

Fig:9 4.4.Clasificarea camelor dupa fazele de lucru comandate Fig:10:

- came care la o rotatie comanda o urcare U, o stationare superioara S, o coborare C si o stationare inferioara S, (U.S.C.S), Fig10.a;

-came U.S.C.,Fig.10 b;

-came U.C.S., Fig.10 c;

-came U.C., Fig.10 d.

Fig:10

4.5. Clasificarea camelor dupa numarul curselor la o rotatie a camei, Fig.6.9:

-came simple, Fig.11a;

-came duble, Fig.11b;

-came triple, Fig.11c.

Fig:11

Clasificarea camelor dupa forma constructiva, Fig.7 si Fig.12:

-constructie monobloc, Fig.7a si Fig.7b;

-constructie asamblata din mai multe bucati, Fig.12a si Fig.12b.

Fig:12 Fig:13

4.7.Clasificarea camelor dupa miscarea lor, Fig.6.5 si Fig.6.11:

cama de translatie, Fig.7a;

-cama de rotatie, Fig.7b;

-cama oscilanta, Fig.14 la;

-cama fixa, Fig.15.

Fig:14  Fig:15

Clasificarea mecanismelor cu cama dupa pozitia contactului cama-tachet fata de axa de rotatie a camei, Fig.16:

-tachet axial de translatie, Fig.16a;

-tachet axial oscilant, Fig.16b;

-tachet excentric de translatie, Fig.16c;

-tachet excentric oscilant, Fig.16d.

Fig:16

Clasificarea mecanismelor cu cama dupa modul de inchiderea a cuplei superioare cama-tachet, Fig.17:

-inchidere prin forta dezvoltata de arc, Fig.17a;

-inchidere prin greutate proprie, Fig.17b;

-inchidere cinematica prin canal, la cama plana, Fig.17c si la cama spatiala, Fig.17d;

-inchidere cinematica prin came duble si tacheti dubli, Fig.17e;

-inchidere prin came duble si un tachet, Fig.17f;

- inchidere prin tachet dublu si o cama, Fig.17g;

-inchidere prin canal cu tachet cu doua role, Fig.17h.

Fig:17

5..Fabricarea si reconditionarea mecanismelor cu came.

5.1. Fabricarea mecanismelor cu came

Materialul trebuie sa asigure in urma prelucrarii si tratamentului termic aplicat, rigiditate sufici­enta si o inalta rezistenta la uzura a camelor de aceea se utilizeaza otelul sau fonta speciala.

Camele sunt executate din otel carbon OLC 15 ,oteluri aliate speciale sau fonte speciale.

Camele se prelucreaza prin copiere dupa sablon sau arbori cu came etalon pe masini speeializate, fiind necesare operatiile de strunjire, rectificare si superfinisare. . Camele se strunjesc in doua treceri: degrosare si finisare

Se controleaza executia corecta a profilului camei pe divizorul optic sau comparativ cu came etalon.

5.2.Defecte ale mecanismelor cu came.Reconditionarea mecanismelor cu came.

Avand in vedere varietatea miscarilor care trebuie comandate sau executate pe masinile-unelte, se intalnesc din ce in ce mai frecvent mecanisme cu came.In timpul functionarii pieselor componente ale acestor mecanisme se uzeaza.

Uzura apare pe suprafetele active de lucru ca de exemplu: pe conturul camei in contact cu rola sau tachetul.

Repararea unei came se face fie prin incarcare cu sudura electrica fie prin adaosuri.Incarcarea cu sudura trebuie facuta pe intreaga suprafata active, folosind electrozi speciali.Profilul suprafetelor active trebuie reconstituit cu cea mai mare exactitate folosindu-se documentatia de constructie originala.Profilul uneori complicat al unor came se poate determina se poate determina si prin metode grafice plecand de la functionarea camei.Suprafetele active trebuie sa fie foarte netede si de aceea se lustruiesc.

Incarcarea cu sudura trebuie facuta pe intreaga suprafata active folosind electrozi speciali.Acest tip de reconditionare (prin sudura) este foarte mult aplicat la piesele din aproape orice metal (fonta ,otel ).Reconditionarea prin sudare trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

-sa asigure o rezistenta egala cu a materialului de baza

-sa nu se produca deformarea si fisurarea pieselor

-metalul de adios sa aiba aceeasi compozitie cu metalul de baza

-stratul de metal incarcat prin sudura sa permita prelucrari mecanice si sa asigure o productivitate ridicata.

Sudarea in general se poate fii electrica sau cu gaze .Sudarea pieselor din fonta este mai dificila , se executa la rece si la cald.Pentru a putea suda piesele trebuie mai intai craituite si curatite pe suprafata care se sudeaza.

Dupa sudare piesele reconditionate se supun unui tratament termic pentru inlaturarea tensiunilor interne.

Uzarea camelor; datorita frecarii cu tachetii; camele uzate se rectifica pe masini speciale de copiat, la cota de reparatie; cand depareste limita, arborele cu came se inlocuieste. Masurarea se poate face prin verificarea cursei de ridicare a camei rezultate din diferenta dintre inaltimea si diametrul partii cilindrice;

Incovoierea arborelui cu came; se verifica cu ceasul comparator, in partea centrala si daca depaseste 0,02 mm, se indreapta cu o presa hidraulica;

Ciupituri si exfolieri ale camelor se indeparteaza cu piatra abraziva sau pe masini de rectificat; daca depasesc adancimea de 1 mm, se rebuteaza arborele;

In general camele uzate se inlocuiesc cu altele noi.

Camele , in general se cementeaza la o adancime de 0,5 - 1,5 mm si se calesc pana la 58 - 62 HRC.

6.Masuri de protectie a muncii

Pentru imbunatatirea conditilor de munca si inlaturarea cauzelor care pot provoca accidente de munca si imbolnaviri profesionale trebuie luate o serie de masurari sarcini ce revin atat conducatorului localului de munca dar si lucratorului.

Acestea sunt :

-la lucrarile de sudura executate in apropierea unor instalatii electrice locurile de munca vor fi protejate cu ecrane sau paravane care exclude posibilitatea atingerii accidentale.

-cand sudorul este nevoit datorita pozitiei piesei de la masina sa lucreze in genunchi sau culcat el va sta pe un covor de cauciuc captusit cu pisla ignifugata sau alt material ignifugat sau un covor din alt material electroizolant.

-inainte de punerea in functiune a unei masini sau instalatii noi montate sau reparate se va controla cu atentie daca toate uneltele care au servit la reparatie au fost inlaturate.

-la lucrarile cu sudura se vor lua masuri de curatire a locurilor respective de materiale inflamabile.

-asigurarea iluminatului, incalziri si ventilatie in atelier;

-masinile si instalatiile sa fie echipate cu instructiuni de folosire;

-sa fie asigurata legarea la pamant si la nul a tuturor masinilor actionate electric;

-masinile sa fie echipate cu ecrane de protectie conform normelor de proiectie a muncii;

-atelierele sa fie echipate in locuri vizibile cu mijloace de combatere a incendiilor

-muncitorii sa poarte echipament bine ajustat pe corp cu manecile incheiate iar parul sa fie acoperit sau legat

-inainte de inceperea lucrului va fi controlata starea masinilor, a dispozitivelor de pornire-oprire si inversare a sensului de miscare

-se va verifica inaintea lucrului daca atmosfera nu este incarcata cu vapori de benzina sau alte gaze inflamabile sau toxice

-la terminarea lucrului se deconecteaza legaturile electrice de la prize, masinile vor fi oprite, sculele se vor aseza la locul lor iar materialele si piesele vor fi stivuite in locuri indicate

-muncitorii nu se vor spala pe maini cu emulsie de racire si nu se vor sterge pe maini cu bumbacul utilizat la curatirea masinii. Daca pentru spalarea mainilor a fost necesara utilizarea produselor usor inflamabile se vor folosi imediat apa si sapun

Bibliografie

[1]- I.Gheorghe, M.Voicu, I.Paraschiv :-Tehnologia asamblarii si montajului.Manual pentru licee industriale cu profil de mecanica, specializarea mecanic pentru masini si utilaje,clasele a XI-XII, licee de specialitate, anii IV-V si scoli de maistrii.Editura didactica si pedagogica, Bucuresti 1977.

[2]-Anca Daniela Cardei, Iosif Tempea, Aurel Mortineac: -Lucrari practice de rezistenta a materialelor, organe de masini si mecanisme.Manual pentru licee industriale sis coli profesionale.Editura didactica si pedagogica, Bucuresti 1983.

[3]-Gh.Tanase, V.Nicolescu, Ion Barla :-Manualul lacatusului mechanic din industria constructiilor de masini.Manual pentru scoli profesionale anul II.Editura didactica si pedagogica, Bucuresti 1973.

[4]-Gh.Fratila, Mariana Fratila, St.Samoila:-Automobile "cunoastere intretinere si reparare".Manual pentru scoli profesionale anii I, II si III.Editura didactica si pedagogica, Bucuresti 2001.

[5] V. Drobota :-Organe de masini si mecanisme Manual pentru liceele

industriale si agricole, clasele a X-a, a XI-a si a XII-a si scoli profesionale. Imprimeria "Oltenia", Craiova, 1993.

6] N.Bichir :- Masini, aparate, actionari si automatizari. Manual pentru

clasele a XI-a si a XII-a, licee industriale si scoli profesionale.

Editura Didactica si Pedagogica, R.A., Bucuresti, 1993.