19. април 2008. године П Р Е Д А В А Њ А «МЕХАТРОНИКА»09.00 сати Проф. Др. Милорад Ранчић

До почетка јуна би могао да се појави неки писани материјал из МЕХАТРОНИКЕ.До 10. маја ће бити сачињен детаљан план наставе (предавања и вежби).

МЕХАНИКА + ЕЛЕКТРОНИКА = МЕХАТРОНИКАМикроелектроника је повезала ове две области.Мехатронички производи су и системи и уређаји и процеси, а у основи је минијатуризација.

Рачунарске технологије су омогућиле стварање сложених мехатроничких система.Аутоматизација процеса производње је један део мехатронике.Захтеви уређаја мехатронике:

повећана тачност (обрада, позиционирање, мерење); висока сигурност и поузданост у раду; велика брзина обраде информација и сигнала.

Дефиниција мехатронике:Мехатроника је интердисциплинарна научна област, која интегрише машинство, електротехнику и рачунарство у циљу

реализације техничких система савремене концепције и перформанси.Области се преплићу, ради се о врло суптилном споју у једну сложену целину (уређај или процес).Уређај је скуп елемената и делова, који обављају неку функцију.Која знањаљ су потребна за примену мехатронике?

комплексна знања из машинства, електротехнике и рачунарства;

интеграциони приступ у конципирању, пројектовању, контруисању, производњи, експлоатацији и одржавању уређаја и процеса;

Мехатроника се може посматрати и као филозофија: приступ начину решавања проблема (мултидисциплинаран).

Ко се бави мехатроником?Инжењери мехатронике треба да поседују следеће знања:

начин размишљања, који је усмерен циљно (оптимизација инжењерских решења);

потпуно владање фундаменталним дисциплинама; да познаје, користи и контролише производне

технологије; да може изнаћи оптимално инжењерско решење за

конкретан инжењерски задатак; способност тимског рада.

Мултидисциплинарна знања за мехатронику су: системско пројектовање (избор сензора, избор претварача

сигнала сензора, избор извршних органа и осталих компоненти система);

микропроцесорске технологије (системска архитектура микропроцесора, цифарски ситеми, меморије, организација улазних и излазних величина и тд);

пројектовање софтвера; управљачки ситеми (алгоритми или постулати

аутоматизације, теорија аутомата, примена ПЦ и програмибилних контролера);

знања из процесног машинства (теорија механизама); примењена пнеуматика или хидраулика.

Током рада треба овладати следећим дисциплинама: системско пројектовање помоћу рачунара; пројектовање управљачких система као саставних делова

процеса производње; кориштење CAD и CAM софтвера и могућности

интеграције пројектовања, производње и менаџмента.

Које области су релевантне за мехатронику?Машинство:

процесно (фино) машинство (теорија механизама и машина);

кретање и погон; трансформација кретања; механизни (брегасти, клипни, зглобни, кривуљни...); пнеуматика (производња компримованог ваздуха,

разводници, вентили, управљачки елементи, пнеуматски цилиндри..., а посебно област електро-пнеуматике);

хидраулика (пумпе, агрегати, разводници, цилиндри); остали елементи уређаја (компоненте: сензори,

претварачи, појачивачи сигнала, елементи за пренос сигнала, извршни органи.....).

Електротехника: елементи електронике (сензори, претварачи, појачивачи,

логичка кола, извори напајања); електро-погони (мотори DC и AC корачни, електро-

магнети. соленоиди..); мерење физичких величина (уређаји и инструменти за

мерење); системи визуелизације (аналогни и дигитални

показивачи, дисплеји, монитори, панели...); теорија система и теорија аутоматског управљања.

Рачунарство: хардвер, микропроцесори, ПЦ, наменски рачунари,

програмибилни логички контролери (ПЛЦ); софтвер (пакети готових програма или израда

програмских пакета специјалне намене, програмирање ПЦ и ПЛЦ).

У мехатроници се уместо израза «информатика» користи израз «рачунарство».Информатика је обрада података, а рачунарство је вођење процеса (рачунар као алатка).

Мехатроника је иницирала развој роботике, аутономна возила (система за управљање кретањем), управљање кретањем, флексибилна аутоматизација и тд. Области примене мехатронике:

рачунарски интегрисана производња (CIM Computer Integrated Manufacture);

аутоматска контрола процеса; роботика, манипулатори, индустријски роботи; аутономни системи; војна средства; медицина; опрема за биротехнику (штампачи); уређаји у медицини;

системи безбедности; системи дијагностике у индустрији...

Системи визуелизације су посебна област.

НАПОМЕНА:Приказани су неки мехатронички системи:

ауто-аларм (сензори, који реагују на покрет); лифт (програмилни логички контролер); три цилиндра, који раде у неким тактовима; веш-машина (коначни аутомати); резервоар топле воде (сензори нивоа, сензори

температуре, управљање вентилима...уз напомену да је «битан елеменат мехатронике је визуелизација процеса);

ветрењача; систем селекције лоптица по димензијама (контролери); пуњење флаша (пуњење, чеп, фолија, етикетирање); аутоматизација безбедности кућа (интелигентна кућа).

Примерима су илустроване могућности мехатронике.

10. мај 2008. године П Р Е Д А В А Њ А «МЕХАТРОНИКА»09.00 сати Проф. Др. Милорад Ранчић

МАШИНСТВО ЕЛЕКТРОТЕХНИКА

РАЧУНАРСТВОМЕХАТРОНИКА

Д Е Ф И Н И Ц И Ј Е

Уређај је скуп више међусобно повезаних делова, који обављају неку функцију.

Механизам је скуп крутих или еластичних покретно везаних делова, који врше одређена кретања под дејством сила, а у циљу обављања неке функције.

Машина је материјализовани производ људског рада намењен самосталном извршењу неке функције. (Маркс).

Машина је функционална целина, чији је задатак да врши трансформацију материјала, енергије и информација.

Машина је функционална целина, коју чине више машинских делова, подсклопова, склопова, подгрупа и група.

Машински део је део машине, који се без резања (деструкције) даље не може расклапати. Више машинских делова, који су функционално повезани, чине подсклоп.

Више подсклопова чине склоп.

Више машинских делова, подсклопова и склопова чине машинску групу.

Из свега овога је произишла подела машина на транспортне, радне, погонске...

Алат је део радне машине односно њен извршни орган, који директно делује на материјал у процесу обраде и трансформације.

Прибори су помоћни уређаји у саставу радне машине, који имају задатак да омогуће неке помоћне операције или задатке (прибор за стезање, везање алата...)

Апарати су уређаји, којима се остварују посебне врсте функција и технолошких операција као што су, на пример, пренос топлоте, пренос масе, повећање контактних површина и сл.

Инструменти су уређаји намењени регистровању и мерењу различитих физичких величина (температура, време, дужина, притисак, брзина, напон и сл.). Могу се поделити на мерне и контролне.

Постројење је функционално повезан скуп машина, механизама, инструмената и других уређаја, у коме се реализује неки сложени производни или технолошки процес.

Производни процес је скуп међусобно повезаних активности, које врше трансформацију материјала, енергије и информација. Састоји се од једног или више технолошких процеса.

Технолошки процес је део производног процеса, а више технолошких процеса чини производни процес.

МОДЕЛ МЕХАТРОНИЧКОГ СИСТЕМА

управљачки подсистем (УП)

Компоненте мехатроничког системаПодела према улози функција

1. Сензори (давачи, мерни елементи, трансдјусери);2. Претварачи сигнала (трансмитери);3. Појачивачи сигнала;4. Елементи за пренос сигнала и гранање;5. Корекциони преносни органи;6. Извршни органи;

П Р О Ц Е С

1

2

3 4 5 6

Подела према врсти енергије, која се користи

1. Механичке компоненте;2. Електричне компоненте;3. Пнеуматске компоненте;4. Хидрауличне компоненте;5. Комбиноване компоненте.

Оријентација предавања је на индустријску мехатронику.

У оквиру овог курса ће се радити следеће:

1. Сензори у мехатроници;2. Пнеуматика и електро-пнеуматика;3. Хидраулика и електро-хидраулика;4. Компоненте за пренос и трансформацију кретања;5. Управљачки системи: коначни аутомати, процесори,

програмибилни логички контролери (ПЛЦ);6. Извршни органи.

СЕНЗОРИ (давачи, мерни елементи)

Сензори су елементи, чији задатак је да осете и препознају неку физичку величину у процесу.Сензор мора бити поуздан, прецизан, малих димензија, мале масе, отпоран на све сполјашње утицаје (сем оног због кога постоји) и јефтин. Хистерезис треба да му је нула.

Подела према врсти излазног сигнала (излазне величине)

- сензори са бинарним излазом (две величине: минимална и максимална, односно, осетљивошћу лоцираном у неком интервалу);

- сензори са аналогним излазом («нула-један» или «има-нема»).

Подела према врсти физичке величине

1. Сензори линеарног и угаоног померања (користи се механичка и електрична метода и коминација ове две методе). Најчешћу су потенциометарски сензор положаја, капацитивни (плочасти, диференцијални, са променљивим диелектриком). Тензоелементи (пнеуматски, оптички).

2. Сензори брзине- центрифугални;- магнетни;- електро-мејанички;

- стробоскопски;- хидраулични;- пнеуматски;

3. Сензори силе- индуктивни;- капацитивни;- отпорнички;- резонантни;- контактни;- пиезоелектрични.

4. Сензори притиска- механички;- електро-магнетни;- потенциометарски;- оптоелектронски (оптички).

5. Сензори нивоа- са пловком;- електрични (капацитивни, отпорнички,

индуктивни);- ултразвучни (УЗ);- хидростатички.

7. Сензори протока (масени и запремински)- са пригушницом;- Питоова цев;- ротаметар;- брзински сензор;- за масени проток термички и моментни.

8. Остали сензори - сензори влаге, алкохолометри,сензори положаја,

сензори метана.....)* видети Проф. Поповић: Сензори.

Приказан је низ примера сензора, са шемама и формулама и то:

- капацитивни диференцијални сензор померања:- индуктивни сензор померања

х

Сензор са термоелементом;Сензор са млазницомСензори су, у већини случајева, и претварачи сигнала.Фотолектрични сензор.

Сензори брзине

Центрифугални сензор брзине.Магнетни сензор брзине.Електро-механички тахо-генератор.Хидраулични уређај за мерење броја обртаја.Пнеуматски уређај за мерење броја обртаја.

Сензори силе

Индуктивни, капацитивни, контактни, резонантни, пиезоелектрични.

Сензори притиска

Са мембраном (притисак се претвара у кретање), са мехом, Бурдонова цев, индуктивни, отпорнички, отпорнички са лед-диодом.

Сензори нивоаСа пловком, отпорнички, са ласерским зраком.Сензор брзине са Питоовом цеви (базиран на разлици брзине кретанја флуида у срединшту струје и уз зид цеви (обалу...).

Сензори температуре

Биметални, пиезоелектрични, експанзиони.Дат низ примера из књиге о сензорима

Напомена: видети на Мрежи детаље.

Пнеуматика и електро-пнеуматика

Елементи пнеуматике се деле у три групе:1. Пнеуматски елементи ниског притиска (< 2 bar);2. Пнеуматски елементи средњег притиска (2-10 bar);3. Пнеуматски елементи високог притиска (>10 bar).

Углавном ће се разматрати средњи притисак.

Производња сабијеног ваздуха

Компресори (клипни, вијчани...).Сабијени ваздух с одлаже у резервоар.Велики, централни, резервоари.Развод до места потрошње ваздуха.Тамо где се користи сабијени ваздух је могуће неке процесе аутоматизовати.

Групе елемената

- пнеуматски вентили (отварачи, затварачи, пригушнице);

- пнеуматски разводници;- пнеуматски цилиндри (извршни органи).- Електро-пнеуматика је посебна област у

мехатроници, којом ћемо се бавити.

17. мај 2008. године П Р Е Д А В А Њ А «МЕХАТРОНИКА»09.00 сати Проф. Др. Милорад Ранчић

Индустријска пнеуматика и електро-пнеуматика

Тамо где постоји опасност од експлозије и где су високе температуре пнеуматика је незамењива.

Особине компримованог ваздуха

1. Сигурност (нема варничења, није запаљив);2. Задовољавајућа брзина преноса сигнала (брзина

преношења сигнала кроз водове је 10 м/с);3. Лак транспорт (кроз црева различитих особина);4. Могућност акумулације енергије (P * V = const);5. Чистоћа при раду;

6. Могућност континуалне регулације брзине пнеуматских елемената;

7. Неосетљивост на температуре;8. Нема повратног вода;9. Лако се одржава систем (мали елементи и сл.);

Недостатци су:1. Компресибилност (ствара несигурност – непоузданост –

при раду);2. Силе, које се преносе ваздухом су релативно мале

(притисак је 6-7 бар па је тиме лимитирана сима по цм2 што онемогућава примену на местима, где су потребне велике силе;

3. Бука на местима испуштања (па се користе пригушивачи).

Добијање сабијеног ваздуха

Развођење сабијеног ваздуха

1. Компресорско постројење претвара механичку енергију погонског мотора у потенцијалну енергију сабијеног ваздуха. Чине га:

- погонски мотор;- компресор;- резервоар за ваздух;- систем за одржавање и регулацију притиска.

Погонски мотор може бити електрични, дизел, парна машина, СУС мотор.Компресор усисава ваздух из околине, сабија га и убацује у резервоар.Резервоарприкупља сабијени ваздух и обавезно има систем за регулацију и одржавање притиска и сигурносне елементе (вентил сигурности, пресостат...);

2. Компресор је машина која производи сабијени ваздух. Према принципима рада могу бити:

- запремински компресори (волуметријски);- динамички компресори (струјни).

Према конструкцији:запремински могу бити: клипни, ротациони и мембрански;динамички могу бити: центрифугални, аксијални (осни), млазни.

ШЕМА КЛИПНОГ КОМПРЕСОРА

ПРЕСЕК И ШЕМА ДВОСТЕПЕНОГ КЛИПНОГ КОМПРЕСОРА

Сабијање ваздуха је политропски процес за који важи да је

pVn = constT= const

n = 1,3 (за ваздух)

ШЕМА ДВОСТЕПЕНОГ КЛИПНОГ КОМПРЕСОРА

ШЕМА МЕМБРАНСКОГ КОМПРЕСОРА

Мембрански компресор има већу површину него клипни па је и капацитет већи.

ШЕМА РОТАЦИОНОГ КОМПРЕСОРА СА ЛОПАТИЦАМА И ЕКСЦЕНТРИЧНИМ РОТОРОМ

ШЕМЕ САВРЕМЕНИХ ЗАВОЈНИХ КОМПРЕСОРА

ШЕМЕ САВРЕМЕНИХ ЗАВОЈНИХ (РАДИЈАЛНИХ) КОМПРЕСОРА

РЕЗЕРВОАРИ ЗА ВАЗДУХ

Улога им је да направи велику резерву ваздуха. Количина зависи од потрошње (потрошача).Компресор не би требао да се укључује више од 15 пута на сат.На резервоар се обавезно уграђује пресостат, манометар, вентил сигурности и «манлок» за ревизију унутрашњости резервоара.Резервоари амортизују динамику компресора па је напајање мирно.

ЦЕВОВОДИ

За израду цевовода се користи челик, пластика, гума, а у последње време (у медицини – одувек) бакар.

Припремно-регулациона група

Поставља се између резервоара и потрошача, а обично испред потрошача. Задатак је да пречисти, филтрира и зауљи ваздух. Зауљење се врши ради ефикаснијег кориштења.

Пнеуматске компоненте

1. Вентили имају задатак да подешавају проток ваздуха (смање, повећају или потпуно зауставе). Подешавају притисак и временско укључење и искључење.

- неповратни вентил

- наизменични неповратни вентил

- пригушни вентил

- пригушни неповратни вентил

2. РАЗВОДНИЦИ

Задатак им је да усмеравају радни флуид (промена смера или потпуно затварање флуида).Као покретни елемент се најчешће користи клип.Разводник је дефинисан бројем прикључака и бројем положаја клипа.

Начин активирања разводника

- ручно- механичким путем

- електро-мегнетно- пнеуматски (директно или индиректно) (индиректно

је када раст притиска у елементу доведе до кретања).

Пнеуматски цилиндри

Као извршни органи код мехатроничких система врло често се користе пнеуматски цилиндри.Помоћу цилиндара се остварује праволинијско кретање, што представља предност у односу на друге извршне органе.Деле се у три групе:

1. Цилиндри једносмерног дејства;2. Цилиндри двосмерног дејства;3. Специјални цилиндри.

1. Цилиндри једносмерног дејства;

Добијају притисак само са једне стране па зато и рад обављају у једном правцу. Повратни ход се обавља под дејством опруге или неке спољашње силе.Намењени су за реализацију операција као што су:

- стезање;- избацивање;- утискивање;- подизање;- усмеравање и сл.

1.1. Клипни цилиндри

а.)

б.)

враћање се врши пнеуматски уз неки вентил (ваздушни јастук)

ц.)

2.1. Мембрански цилиндри

Проблем је мали ход, који зависи од еластичности мембране. Трпи велике силе због велике површине мембране.

2. Цилиндри двосмерног дејства

Обављају рад у два смера и ваздух се доводи са две стране клипа.

Једностарана клипњача

Двострана клипњача

3. Специјални цилиндри

Са пригушењем на крају хода

Са подесивим пригушењем

Телескопски

http://www.merceria.com.ba/katalozi/pneumatika_uvod.pdf

Постоје и независни тандем цилиндри са две клипњаче.

4. Електро-пнеуматски елементи

Пнеуматски разводници са електро-магнетним активирањем.То могу бити сви разводници, који имају електро-магнетно активирање.

Пример 3/2:

Сви остали разводници могу да раде уз помоћ електро-магнета.

Могу бити и са бесконтактним граничницима.

Гранични прекидачи дефинишу дужину хода цилиндра.

Постоје решења са клизним бесконтактним граничницима.

Пуно других информација ће се добити на вежбама.

24. мај 2008. године П Р Е Д А В А Њ А «МЕХАТРОНИКА»09.00 сати Проф. Др. Милорад Ранчић

Мехатронику изучавамо кроз следеће области:- сензори;

- пнеуматика;- хидраулика;- фина механика;- управљачки системи.

Цилиндри са електричним давачем сигнала

На спољашњој страни цилиндра постоје бесконтактни сензори положаја клипа.

«рид релеј»

Стални магнети омогућавају да сензор на цилиндру детектује положај клипа («рид релеј»).

Пнеуматски електрични претварач сигнала

Када клип под дејством ваздуха сабије опругу и крене на ниже споји контакте и добија се електрични сигнал.

И Н Д У С Т Р И Ј С К А Х И Д Р А У Л И К А

Х И Д Р А У Л И К А

Хидромеханика је наука која изучава законе кретања и равнотеже течности и гасова.Хидраулика је примењена хидромеханика код које се теоријска разматрања користе у практичне сврхе.

Практичне сврхе су: пренос снаге и енергије и механизација и аутоматизација радних уређаја и процеса.

Хидраулика је млађа наука, а теоријске основе је 1738. године поставио Бернули. Ојлер је 1752. године у хидраулици поставио Њутнове принципе механике. Рејнолдс је значајан за развој хидраулике, а први резултати употребе су настали крајем 19. века са пресама, при чему је медијум био вода.Области примене хидраулике:

- код машина и процеса у металопрерађивачкој индустрији (обрада деформацијом и тд), односно – свугде, где су потребне велике силе;

- код пољопривредних машина;- код транспортних и мобилних машина и средстава;- у бродоградњи;- код грађевинских машина (дизалице, бегери).

Свугде, где су потребне велике силе хидраулика је право решење.

Основне карактеристике хидраулике су:- пренос великих сила (код пнеуматике су силе

ограничене притисцима медија до око 10 бара, а код хидраулике су притисци велики, 200-300 бара, па мале димензије клипова дају велике силе);

- димензије компоненти су мање па су и компоненте лакше;

- претварање великих брзина у мале је једноставно и континуално;

- једноставно се врши прелаз из обртног у праволинијско кретање и промена смера кретања;

- евентално преоптерећење се релативно лако решава растеретним вентилом.

Радне течности

- минерална хидраулићна уља;- синтетичке течности;- вода.

Задатак радне течности је да пренесе снагу и при томе обавља две функције:

- пренос енергије;- подмазивање покретних делова система;

Има задатак и да вентуално створену топлоту одведе, да штити до хабања и корозије и тд.Најчешће се користе минерална хидраулична уља, која се добијају из нафте као сирова па се адитивима побољшавају радне особине.Минерална хидраулична уља морају да задовоље следеће карактеристике:

- густина, вискозитет, тачка паљења, тачка стињавања,, да не пене, антикорозивност,....и све ове особине су прописане.

Хидраулички систем

Хидраулички систем је скуп међусобно функционално повезаних компоненти чији је задатак да претварају, преносе и управљају енергијом:

хидраулички системМеханичка енергија обртног кретања се претвара у хидроенергију радне течности (притисак – проток), а затим опет у кретањем цилиндра, пумпе (хидро-мотора), радног (извршног) органа у механичку енергију.

П О Г О Нмотор (ЕЛ,

СУС...)

хидраул. пумпа

управљ. уређај

извршни органи

радни уређај

Компоненте (органи) хидрауличког система

- извршни органи (пумпе);- извршни органи (хидроцилиндри, хидро мотори);- разводни и регулациони органи;- везни органи (служе за повезивање елеменеата –

цеви челичне, бакарне, црева, цевоводи);- прикључци;- мерни органи;- посебни (остали) органи: филтри, акумулатори

притиска, резервоари....

Сви елементи имају стандардне ознаке.

Хидрауличке пумпе и мотори

Хидрауличке пумпе механичку енергију,доведену на улазно вратило, претварају у хидрауличку енергију (p, V) радне течности.

Усисавање и потискивање радне течности у коморама остварује се помоћу радних елемената, као што су клипови, зуби, крилца и сл. који изводе праволинијска или обртна кретања.Хидрауличне пумпе можемо да поделимо према начину кретања елемената на пумпе са ротирајућим елементима и пумпе са осцилујућим елементима.Према конструкционим решењима пумпе могу бити:

- зупчасте;- завојне;- крилне;- клипно-радијалне;- клипно-аксијалне;- ексцентарске.

Пример хидрауличког система

Хидраулички преносник са пригушеним управљањем.

1. хидраулички цилиндар;2. разводник;

3. електро-магнети (on – off);4. цевоводи;

5. пригушни вентил;6. вентил за ограничење протока;

7. једносмерни вентил;8. хидрауличка пумпа;

9. манометар;10. резервоар;

11. хидротечност, радна течност (хидраулично уље).

Електромагнетни вентили (3) отварају једну или другу страну, што обезбеђује померање клипа, а течност се враћа у резервоар.(Видети уџбеник: КРАУТ)

TIP SEMATSKI PRIKAZRADNI

PRITISAK (bar)

(o/min) max

spec radna zapremina

V (cm3/o)

stepen korisnog dejstva

η

ZUPCASTA PUMPA 6 do 16

500 do

3000

12 - 250 320 0,85

ZUPCASTA SA UNUTR. OZUBLJEN.

20 do 25

25 do

100063 - 500 0,8 - 0,9

ZAVOJNA PUMPA

5 do 16

500 do

40004 - 630 0,85

KRILNA PUMPA

10 do 16 20 do 25

960 do

30005 - 160 <0,85

KLIPNA AKSIJALNA

16 do 32

750 do 800 25 - 800 <0,85

RADIJALNA (EKSCENT.)

16 do 32

960 do

30005 - 100 0,8 - 0,9

Хидраулички цилиндри

Конструкција је иста, као код пнеуматике.Хидраулички цилиндар је запремински хидро-мотор са праволинисјким осцилаторним кретањем.Клип има функцију извршног органа.Радна течност под притиском потискује клип, а овај се са клипњачом креће лево или десно.

Постоје решења да се клипњача фиксира, а да се креће цилиндар.

Подела:

- цилиндри једносмерног дејства;- цилиндри двосмерног дејства;- специјални цилиндри.

Према облику клипњаче деле се на:- са једностраном клипњачом;- са двостраном клипњачом.

Ознаке у шемама:

а) б)

једнострано дејство

двострано дејство

Двострана клипњача

Са пригушењем на крају хода

Телескопски цилиндар

Тандем везани

Тандем слободни

Хидромотори за кружно кретање су конструкционо исти као и пумпе.Сви остали елементи су и контрукционо и по ознакама исти као у пнеуматици.

31. мај 2008. године П Р Е Д А В А Њ А «МЕХАТРОНИКА»09.00 сати Проф. Др. Жепинић

М Е Х А Н И З М И

Покретни механички систем чини група материјалних тела везана међусобно геометријским везама и која има сасвим одређену функцију.

Покретни механички системи се деле на:- механички прибор;- механичке справе;- машине.

Механички прибор служи за пренос и трансормацију кретања (мерни инструменти).Пример: механизам за мерење нивоа течности.

Механичке справе служе за пренос и трансформацију силе (пресе, ваге, сигурносни вентили и др.).

Механизам за резање лима ( < , = угао трења).Машине могу бити производне и енергетске и служе за пренос и трансформацију енергије.Енергетски (ЕМ, мотор СУС, турбина).Производни (радни) су: машине за обраду метала, машина за шивење, кројење и сл.).Поред ове дефиниције и поделе механичких система постоје и друге поделе.У општем случају у механизмима се изучава структура или грађа механизма, кинематика механизма и динамика механизма.Механизми се деле и на анализу и синтезу механизама.

Анализа механизама, већ постојеће типове механизама прилагођава задатим условима са аспекта њихове структуре, кинематике и динамике.Синтеѕа механизама проучава методе конструкције нових механизама за задате услове.

Структура механизма

На основу предходног можемо рећи да је механизам механички систем код кога кретање једног тела изазива сасвим одређено кретање других тела у саставу система и то по унапред одређеном закону.Механизми су саставни делови прибора, справа и машина.Структура механизама одређује грађу механизама у којој се уводе следећи појмови:

Чланови механизма

Крута материјална тела, која међу собом образују покретне везе у систему механизма, називају се чланови механизма.Сва уметнута тела, чврста, течна и гасовита, која не извршавају задату функцију механизма нису чланови механизма јер врше неку посредничку функцију.Чланове механизма обележавамо бројевима 1, 2, 3, ..... или малим словима а, б, ц,........

Имамо: - погонске чланове;- гоњене чланове.

Покретни чланови су:- ручице, - њихалице,- полуге,- спрежни члан.

Члан механизма, који се креће по непокретном члану назива се клизач, а непокретни члан клизна стаза.Клизач, који се креће по пкретном члану назива се клизни камен, а покретни члансе назива кулиса.Непокретни члан у механизму се назива постоље и може бити само један.

Кинематички паровиДва члана механизма везана међусобно покретним везама без уметнутих елемената чине кинематички пар.Покретне везе између та два члана ограничавају кретање једног у односу на други члан и обрнуто.

Ред кинематичког чланаПреостали број степена слободе кретања у кинематичком пару назива се ред кинематичког пара.Слободно тело има 6 степени слободе кретања: три ротације око оса x, y i z и три транслације по тим осама.Крута тела имају 0 степена слободе кретања.

На основу тога кинематички пар може имати ред кинематичког пара I, II, III, IV i V што означава преостали број степена слободе кретања.Код кинематичког пара I реда могуће је једна R или једна Т.

РЕД МОГУЋА КРЕТАЊАк = 1 R Tк = 2 R R T Rк = 3 R RR TRR TTRк = 4 TRRR TTRRк = 5 TTRRR

Кинематички парови се обележавају великим словима A, B, C... или римским бројевима I, II, III.....

Виши и нижи кинематички парови

Покретне везе између два члана механизма могу се остваривати по површини, линији и тачки.Ако су покретне везе остварене по површини онда су то нижи кинематички парови.Ако су по линији и тачки онда су то виши кинематички парови.Могуће је конструктивно извести ниже као више и обрнуто.

Реверзибилни и иреверзибилни кинематички парови

Реверзибилни кинематички парови имају обрнутост у кретању т.ј. заједничка тачка оба члана механизма има исту путању када се први члан покреће, а други мирује или када први мирује, а други се покреће.(Пример: тачка М кугличног или клизног лежаја).

Иреверзибилни кинематички парови немају обрнутост у кретању.(Пример: зупчаник – зупчаста летва).

Кинематички парови су, према својствима реверзибилности и иреверзибилности подељени на:

РЕВЕРЗИБИЛНИ КИНЕМАТИЧКИ ПАРОВИ

1. ТРАНСЛАТОРНИ ЗГЛОБ је кинематички пар I реда јер омогућава транслацију по једној оси.

Има следећи шематски приказ:

2. РОТАЦИОНИ – РОТОИДНИ ЗГЛОБ , кинематички пар I реда, који омогућава ротацију око једне осе R.

3. ВИЈЧАНИ ИЛИ ХЕЛИКОИДНИ КИНЕМАТИЧКИ ПАР је пар I реда – транслација зависи од ротације

4. СВЕРИЧНИ ЗГЛОБ је кинематички пар III реда RRR (дозвољава 3 ротације)

5. СВЕРИЧНИ ЗГЛОБ СА ПАЛЦЕМ омогућава (RR) две ротације и он је пар II реда

ИРЕВЕРЗИБИЛНИ КИНЕМАТИЧКИ ПАРОВИ су

1. Фрикциони кинематички пар

2. Зупчасти кинематички пар

3. Кинематички парови са еластичним везама (каишници и ланчаници).

Ови кинематички парови спадају у кинематичке парове II реда, јер поред обртања око осе дају могућност транслације у равни спрезања.

4. Брегасти кинематички пар

Састоји се из круга 1, подизача 2 и постоља 3, док се точкић као уметнути елемент не рачуна. Ово је кинематички пар II реда. Спада у механизме са застојним кретањем (прекидним).

КИНЕМАТИЧКИ ЛАНЦИ

Систем чланова механизма повезан међусобно кинематичким паровима назива се кинематички ланац, који може бити отворен (слика а, ц) и затворен (слика б и д); прост (скица ц,д) и сложен (скица ц, д) од којих један члан улази у састав три или више кинематичких парова.(види страну 11 скрипте «МЕХАНИЗМИ» Проф. Цвијан Жепинић)

Кинематички ланци могу бити: крути, присилни и слободни.Крути ланац је непомичан, а слободни има недефинисано кретање, док присилни ланци имају онолико погонских чланова, колико је потребно да се дефинише кретање механизма.Само присилни ланци су механизми.

Механизми су кинематички ланци са једним постољним чланом и задатим кретањем за онолико чланова, колико је потребно да би остали чланови остварили потпуно одређено кретање.

КИНЕМАТИЧКА И СТРУКТУРНА ШЕМА МЕХАНИЗМА

Кинематичка шема механизма приказује чланове механизма, кинематичке парове у тачном геометријском односу (размери).Структурна шема није цртана у размери.

Број степени слободе је одређен:

1. бројем независних координата, које потпуно одређују положај механизма (скица а. координата )

2. Бројем погонских чланова механизма (члан означен стрелицом на скици)

3. бројем чланова, које је потребно имобилисати да би механизам био крута фигура

Број степени слободе кретања механизма у општем случају структурном формулом:

где је:m – број наметнутих општих веза;m = 0 за просторне механизме;m = 3 за радне механизме;n – број чланова механизма;i – ред кинематичког пара (1, 2, 3, 4 и 5);pi – кинематички пар i – тог реда, који може бити p1-пар I реда...;

Ова формула за m = 0 има облик:

-4 2-3p3-2p4-p5

ако је m = 3

Пример 1:

Одредити степен покретљивости механизма датог на скици:

n=4 p1=2 p2=1 p3=1

S=6(4-1)-5*2-4*1-3*1=1

Погоном члана 1 дефинисана су кретања свих других елемената.

Механизам хидрауличког багера

n=10p1= 9rot+3transl=12

p2=0

S=3(n-1)-2p1-p2S=3(10-1)-2*12

S=27-24=3

Класификација и примери механизама

У општем случају механизме можемо сврстати на:- полужи механизми;- брегасти механизми;- зупчасти механизми;- механизми са гипком везом;- механизми са клиновима;- завојни механизми.

Поред ових механизама имамо групе механизама за цртање кривих линија, механизме за праволинијско и паралелно вођење, механизме са прекидним кретањем и пантографе.Зглобни четвороугао је основа свих механизама.Механизам са ротирајућом кулисом.Механизам са њихајућом кулисом.Робот је механизам, који репродукује механизам човечије шаке (руке).Све ово је само један поглед на механизме са једног другог, новог, аспекта.