RSS

Wyrzynarka włosowa , część 3 – analiza geometryczna podzespołów

18 Mar

Ktoś mądry, kiedyś powiedział, że życie jest sztuką kompromisu.Zawsze musimy wybierać, pomiędzy tym co duże albo małe, drogie albo tańsze, białe albo mniej białe. Zawsze jest granica naszych marzeń, szczególnie gdy zderza się z rzeczywistością. Ta, nigdy nie ustąpi. Trzeba więc poznać możliwości, albo zasady, jakie nią rządzą. Bo przy projektowaniu jak uczył ktoś bardzo mi bliski, zawsze należy stosować zasadę przeciwieństw. Nie możesz pchać, to ciągnij, byleś zawsze wiedział, za co pociągnąć, w jakim kierunku i do jakiego miejsca.

No ale do rzeczy, bo przecież problem choć dla wielu oczywisty, wcale takim może nie być. W odniesieniu do wyrzynarki, możemy wyszczególnić kilka elementów, które z punktu widzenia jej ostatecznych parametrów, będą decydujące.

Na pierwszym miejscu wymienić należy, ogólny schemat kinematyczny. Tu, jak sądzę, wypowiedziałem się jednoznacznie. Co wskazałem w jednym z poprzednich wpisów. Wybieram układ jaki zastosowała firma DeWalt.

Konsekwencją tego wyboru jest zasada działania podgrupy mocowania brzeszczota i z tej przyczyny to jest drugim elementem, jaki należy poddać analizie.

Jako element trzeci, wymieniłbym układ regulacji skoku, skoro w założeniu przyjąłem, że właśnie na takim, mi zależy.

No i zostały jeszcze dwa elementy, którym dziś jak myślę, poświecę mało miejsca, a więc podgrupa przeniesienia napędu i łożyskowania konstrukcji przy nieruchomym stole.

Tak więc do dzieła i zaczynamy od uchwytu brzeszczota. Ideę jego, zapożyczyłem z rozwiązania, jakie zostało zastosowane w modelu 788 firmy DeWalt. Jest to rozwiązanie bardzo eleganckie, a jednocześnie dające wiele możliwości, o czym przekonamy się w trakcie kolejnych wpisów. Przykładowe wygląd, takiego uchwytu pokazuję na rysunku 1

Podgrupa uchwytu górnego

Rysunek 1 Model uchwytu podgrupy uchwytu brzeszczota

Zaczynam od tej podgrupy, bowiem w niej kryje się odpowiedź na pytanie związane z wymaganym zakresem skoku mimośrodu dla oczekiwanego zakresu skoku brzeszczota. Aby to dokładniej wyjaśnić, pozwalam sobie na rysunku 2, zaprezentować model powstały ze zniekształcenia tego, jaki polazłem na rysunku 1

Podgrupa uchwytu górnego V3

Rysunek 2 Przykładowe zestawienie elementów do obliczeń

Na jego bazie utworzyłem model geometryczny, który pokazuję go na rysunku 3

Analiza geometryczna uchwytu

Rysunek 3 Analiza geometryczna podgrupy mocowania brzeszczota

Cóż z tego modelu wynika. Proszę zauważyć, że nic nie mówiąc o wartości siły, jaka jest potrzebna do wykonania pracy, dla projektanta, istotna jest zależność pomiędzy wartością przemieszczenia na osi X i osi Y. Innymi słowy, należy znaleźć funkcję, jaka łączy te dwie wartości.

Wartość przemieszczenia X, będzie wartością, jaka musi być zadana, aby uzyskać oczekiwaną wartość przemieszczenia na osi Y.

Zależności trygonometryczne, patrz trójkąt 2-3-4, wiążą wartość „H” z przemieszczeniem na osi „X” poprzez wartość kąta „R”. Tak samo jest w trójkącie 5-8-10. Tu jednak wartościami powiązanymi są: wartość „L” i przemieszczenia na osi „Y”.

W obu przypadkach mamy do czynienia z funkcją sinus, a to co z niej wynika zawrzeć można we wzorze Y=X*L/H. Z uwagi na fakt, że wartości „H” i”L” są znane, bowiem wynikają z narzuconych przez nas wymiarów, możemy powiedzieć, że Y=k*X, gdzie K=L/H.

Oznacza to, że nasz finalny skok brzeszczota, zależeć będzie od wartości przesunięcia punktu 1 do punktu 2 jako iloczyn tego przesunięcia pomnożony, przez współczynnik wynikający z zadanych przez nas wymairów, oraz, że jest to zależność liniowa, co pokazuję na wykresie – rysunek 4

Wykres dotyczący podgrupy uchwytu

Rysunek 4 Zależność skoku od wychylenia w poziomie

Jakie wnioski z niego płyną? A no takie, że nawet przy minimalnym przemieszczeniu punktu 1, przy zastosowaniu odpowiedniej kombinacji wymiarów, a więc stosunku długości boków H i L, można uzyskać duży skok brzeszczota. Z kolei, jeśli wiemy jaki chcemy osiągnąć zakres skoków brzeszczota, możemy wyliczyć największe i najmniejsze wymagane przemieszczenie na osi X. Wreszcie, co najważniejsze, przy wybranym już zakresie skoku mimośrodu, stosując odpowiednie zestawy podgrupy mocowania brzeszczotu, możemy uzyskać bardzo szeroki zakres skoku brzeszczota. Tu jednak należy pamiętać o wartości siły niezbędnej do popychania lub ciągnięcia ramienia uchwytu, która będzie rosła, wraz ze wzrostem stosunku L/H.

Skoro to już zostało wyjaśnione, mogę zająć się podgrupą napędu. W poprzednich wpisach, przedstawiłem dwie koncepcje, które, aby nie zakłócać porządku rozumowania, pozwolę sobie jeszcze raz przedstawić na rysunkach 5 i 6.

MODEL 2

Rysunek 5 Model 2 podgrupy napędy wyrzynarki

I jeszcze model 3.

Podgrupa napędu mimośrodu Model 2

Rysunek 6 Model 3 podgrupy napędu wyrzynarki

Obie koncepcje w sumie dają te same możliwości, pomijając oczywiście problemy technologiczne. Nie mniej konsekwencje ich zastosowania są istotnie różne.

Zacznijmy od modelu pokazanego na rysunku 5. Idea zmiany skoku, a poprawniej mówiąc, amplitudy, sprowadza się do zmiany położenia osi obrotu mimośrodu. Dokładniej pokazane to zostało na rysunku 7.

Analiza wymiarowa momośrodu

Rysunek 7 Model geometryczny modelu 2

Jak widać relacje wiążące wartość wychylenia ramienia X uzależniona jest od kąta wychylenia ramienia i powiązana jest z jego długością poprzez funkcję tangens albo cotangens. Oznacza to, że przy małych wartościach kąta „B”, czyli przy dłuższym ramieniu, wychylenie będzie małe, a przy dużym, wzrastać będzie w sposób NIEPROPORCJONALNY!!!

Czyli, jeżeli wyobrazimy sobie jakąś śrubę regulacyjną, która przesuwa oś mimośrodu w stronę osi obrotu ramienia, to niewielka zmiana położenia, na samym początku, spowoduje niewielkie zmiany wychylenia ramienia, a później, ta sama zmiana skutkować będzie jego gwałtownym wzrostem. Wynika to z wykresu obu funkcji.

Konsekwencją tego stanu rzeczy jest ograniczona przydatność tego rozwiązania, albo jego zastosowanie ze świadomością, że należy wybrać tylko „łagodną” część regulacji, to znaczy tę, która przy dużym przesunięciu położenia osi mimośrodu, spowoduje niewielki przyrost amplitudy, w zakresie akceptowalnym dla projektanta.

Można również zastosować cały „dopuszczalny” zakres regulacji, przykładając szczególna uwagę do ostatniego odcinka, który powoduje gwałtowny przyrost amplitudy.

Nie podejmuję się zdefiniować pojęcia „dopuszczalny”, bowiem zależy on od tego czego projektant oczekuje.

Teraz czas na analizę koncepcji pokazanej na rysunku 6

W celu przybliżenia tego rozwiązania przedstawiam je w dużym uproszczeniu na rysunku 8,

Idea modelu 1

Rysunek 8 Uproszczony model 3

Tak więc mamy oś „główną”, w którą, np. wkręcona jest druga oś, ale pod pewnym znanym i stałym kątem. W tym momencie nie podejmuję dyskusji na tematy technologiczne, bo przyjdzie na to pora, ale rozważam jedynie problemy geometryczne i ich konsekwencje. Schemat tego rozwiązania przedstawiam na rysunku 9

Analiza krzywego wałka

Rysunek 9 Model geometryczny koncepcji 3

Tu jak widać zasada jest bardzo prosta. Zmiana promienia mimośrodu odbywa się poprzez zmianę parametru L, czyli „wysunięcia” wałka z przegubu, albo jak kto woli odsunięcia przegubu od wałka. Jak to wyglądałoby w przekroju pokazuję na rysunku 10,

Analiza krzywego wałka 2

Rysunek 10 Przekrój modelu 3

Teraz widać, że to karkołomne rozwiązanie daje możliwość regulacji praktycznie od zera do … tej, jaka wynika z wytrzymałości, oczywiście pod warunkiem, że rozwiązany zostanie problem technologiczny.

Ponieważ lubię niekonwencjonalne rozwiązania, pozostanę przy tym modelu. Zacznę właśnie od niego, nawet w uproszczonej wersji. Nawet na korbkę. Zobaczymy, co z tego wyjdzie.

Dziś już nie poruszę spraw łożyskowania, ani też zmiany częstotliwości ruch ów brzeszczota.

Nie sądzę, aby ktoś z tego powodu był załamany, bo nie mogę dopatrzeć się Twojej aktywności, Drogi Czytelniku, Oglądaczu, Gościu. Tak jakbym wołał na pustyni.

Poczekam jeszcze. Może znajdzie się ktoś, kto zechce wspólnie ze mną coś stworzyć.

Niezależnie od tego, jak zwykle WSZYSTKICH serdecznie pozdrawiam.

Janusz

Reklamy
 

Tagi: , , , , , ,

Skomentuj

Proszę zalogować się jedną z tych metod aby dodawać swoje komentarze:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s

 
%d blogerów lubi to: