Pollner.pdf

Investeşte în oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEAN Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013 Axa prioritar ă 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere” Domeniul major de intervenţie 1.5 „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării” Titlul proiectului: „Investiţie în dezvoltare durabilă prin burse doctorale (INED)” Numărul de identificare al contractului : POSDRU/88/1.5/S/59321 Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov

Universitatea Transilvania din Brașov Școala Doctorală Interdisciplinar ă

Centrul de cercetare: Tehnologii şi sisteme avansate de fabricaţie

Ing. Cosmina-Andreea PÖLLNER

Rezumatul tezei de doctorat

Summary of the PhD Thesis

CERCETĂRI INOVATIVE PRIVIND DEZVOLTAREA UNOR

NOI PRESE DE VULCANIZAT

INNOVATIVE RESEARCH AND DEVELOPMENT OF NEW

VULCANIZING PRESSES

Conducător ştiin ţific

Prof.dr.ing. Romeo CIOARĂ

BRAȘOV, 2012

MINISTERUL EDUCA ŢIEI, CERCET ĂRII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRA ŞOV BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525

RECTORAT

D-lui (D-nei) ..............................................................................................................

COMPONENŢA Comisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov Nr. 5343 din 31.07.2012

PREŞEDINTE: Prof.univ.dr.ing. Ramona CLINCIU Universitatea “Transilvania” din Braşov

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof.univ.dr.ing. Romeo CIOARĂ Universitatea “Transilvania” din Braşov

REFERENŢI: Prof.univ.dr.ing. Octavian BOLOGA Universitatea “Lucian Blaga” din Sibiu

Prof.univ.dr.ing. Eugen STRĂJESCU

Universitatea “Politehnica” din Bucureşti

Prof.univ.dr.ing. Vladimir MĂRĂSCU KLEIN Universitatea “Transilvania” din Braşov

Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 28.09.2012, ora 1100, (corp V al Universităţii Transilvania din Braşov, parter,) sala VPA. Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le transmiteţi în timp util, pe adresa Universităţii Transilvania din Braşov, Departamentul de Inginerie Tehnologică şi Management Industrial, Strada Mihai Viteazul nr. 5, Braşov, România, Telefon/Fax: +40 268 477113, sau pe adresa de e-mail: [email protected]. Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de doctorat. Vă mulţumim.

CERCETĂRI INOVATIVE PRIVIND DEZVOLTAREA UNOR NOI PRESE DE VULCANIZAT Teză de doctorat - Rezumat

3

CUVÂNT ÎNAINTE

Autoarea prezentei teze de doctorat a beneficiat pe întreaga perioadă a stagiului de

pregătire doctorală de bursă atribuită prin proiectul Investiţie în dezvoltare durabilă prin burse doctorale INDED; indicativ ID59321, proiect derulat în cadrul Programului Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane, finanţat din Fondurile Structurale Europene şi de Guvernul României.

Teza de doctorat intitulată “Cercetări inovative privind dezvoltarea unor noi prese de vulcanizat” a fost elaborată în cadrul Departamentului de Tehnologii şi Sisteme Avansate de Fabricaţie al Facultăţii de Inginerie Tehnologică şi Management Industrial, Universitatea Transilvania din Braşov, unde autoarea a fost admisă ca doctorand pentru perioada octombrie 2009 – septembrie 2012 şi a efectuat stagiile de pregătire universitară avansată şi de cercetare ştiinţifică.

Pe această cale doresc să-mi exprim cele mai sincere mulţumiri alături de întreaga mea recunoştinţă conducătorului ştiinţific, domnul prof.univ.dr.ing. Romeo CIOARĂ, pentru sprijinul total şi necondiţionat pe care mi l-a acordat atât pe parcursul anilor de studenţie, la elaborarea lucrării de licenţă şi lucrării de disertaţie, cât şi pe parcursul pregătirii doctorale, susţinerii examenelor teoretice şi rapoartelor de cercetare ştiinţifice şi elaborării tezei de doctorat. Atât prin profesionalismul său de înaltă ţinută academică, răbdarea, înţelegerea, cât şi prin cunoştinţele împărtăşite, încurajarea permanentă şi îndrumarea succesivă în toate etapele tezei, domnia sa a avut o contribuţie foarte importantă în elaborarea şi finalizarea acestei lucrări. Îi mulţumesc în acelaşi timp pentru faptul că m-a acceptat ca doctorand, că mi-a sugerat tema tezei şi că m-a sprijinit la identificarea şi dezvoltarea modelului experimental.

Adresez mulţumiri deosebite domnilor profesori referenţi ştiinţifici, prof.univ.dr.ing. Octavian BOLOGA, prof.univ.dr.ing. Eugen STRĂJESCU şi prof.univ.dr.ing. Vladimir MĂRĂSCU-KLEIN, pentru acceptul dumnealor de a fi membrii comisiei de doctorat, pentru bunăvoinţa, competenţa şi răbdarea cu care au analizat această teză de doctorat şi pentru însăşi onoranta prezenţă a dumnealor la susţinerea publică a acesteia.

Mulţumesc de asemenea domnilor prof.univ.dr.ing. Vladimir MĂRĂSCU-KLEIN şi prof.univ.dr.ing. Tudor DEACONESCU pentru acceptul dumnealor de a fi membri în comisiile de susţinere a rapoartelor de cercetare ştiinţifică şi pentru toate sugestiile şi observaţiile făcute în sprijinul îmbunătăţirii lucrării.

Nu ar fi fost posibilă desfăşurarea şi definitivarea cercetării experimentale fără sprijinul, sugestiile şi implicarea domnului şef lucrări dr.ing. Cătălin CHIVU, căruia îi mulţumesc pe această cale.

Adresez mulţumirile mele domnului ing. Ovidiu SÂRBU pentru sprijinul acordat la realizarea modelului experimental şi finalizarea cercetării asupra acestuia.

Sincere mulţumiri adresez şi întregului colectiv al Departamentului de Inginerie şi Management Industrial al Universităţii Transilvania din Braşov care direct sau indirect m-a sprijinit la realizarea acestei teze.

Totodată ţin să mulţumesc celor câţiva prieteni pentru sprijinul moral şi nu numai, în special domnului ing. Răzvan-Alexandru RĂCEU şi domnişoarei ing. Erzsebet PALHEGYI.

Mulţumesc familiei pentru sprijinul, răbdarea, înţelegerea şi încrederea acordată. Mulţumesc Bunului Dumnezeu pentru că m-a ajutat să ajung aici.

Cosmina-Andreea PÖLLNER [email protected]

Braşov, august 2012


4

CUPRINS

Pg. teza

Pg. rezumat

CUVÂNT ÎNAINTE 5 3 CUPRINS 7 4 1. GENEZA TEMEI ŞI OBIECTIVELE TEZEI 11 8

1.1. Geneza temei 11 8 1.2. Obiectivele tezei 12 8

2. STADIUL ACTUAL AL CUNOA ŞTERII ŞI PRACTICII PRIVIND PROCESUL DE VULCANIZARE ŞI MA ŞINILE DE VULCANIZAT 15 10 2.1. Procesul de vulcanizare 15 - 2.2. Tipuri de cauciucuri vulcanizabile 17 - 2.3. Cerinţe ale procesului de vulcanizare 18 - 2.4. Clasificarea preselor de vulcanizat 20 - 2.5. Structura preselor de vulcanizat hidraulice 22 - 2.6. Evoluţia preselor de vulcanizat 24 10 2.7. Prese de vulcanizat moderne. Producători şi performanţe 36 -

2.7.1. Prese de vulcanizat hidraulice 37 12 2.7.2. Prese de vulcanizat de atelier 46 - 2.7.3. Prese de vulcanizat pneumatice 48 - 2.7.4. Prese automate de vulcanizat 49 - 2.7.5. Prese de vulcanizat benzi transportoare 50 - 2.7.6. Prese de vulcanizat anvelope 53 - 2.7.7. Matriţe pentru realizarea vulcanizării 55 -

2.8. Concluzii 56 - 3. CERCETĂRI TEORETICE ŞI REZULTATE INOVATIVE PRIVIND

CONCEPEREA UNOR NOI PRESE DE VULCANIZAT, MECANICE 61 14 3.1. Obiective şi direcţii de cercetare 61 14 3.2. Ciclul de lucru specific unei prese de vulcanizat 62 15 3.3. Structura cinematică de principiu a preselor de vulcanizat mecanice 66 18 3.4. Mecanisme de transformare posibil de utilizat în structura lanţului

cinematic principal al unor prese de vulcanizat mecanice 70 20 3.4.1. Mecanismul pinion-cremalieră 70 20 3.4.2. Mecanismul manivelă-bielă-culisor 71 20 3.4.3. Mecanismul cu culisă oscilantă 72 21 3.4.4. Mecanismul şurub-piuliţă 73 21 3.4.5. Mecanismul camă-tachet 74 21

3.5. Presă de vulcanizat mecanică cu un singur şurub. Descriere şi analiza procesului de creaţie tehnică 75 21

3.6. Sistem automat de reglare a presiunii de lucru la presele de vulcanizat mecanice 78 -

3.7. Tehnici, metode şi demersuri specifice inovării-inventării aplicate la dezvoltarea unor noi prese de vulcanizat mecanice 82 -

3.8. Prese de vulcanizat mecanice - variante. Descriere şi analiza procesului de creaţie tehnică 91 24

3.8.1. Prese de vulcanizat mecanice cu două şuruburi 91 24 3.8.2. Prese de vulcanizat mecanice cu şurub şi mecanism cu genunchi 97 28 3.8.3. Prese de vulcanizat cu comandă numerică 103 32

3.9. Rezerve de creativitate 107 35 3.10. Concluzii 108 -


5

4. MODEL DE DIMENSIONARE AL PRESELOR DE VULCANIZAT, MECANICE 111 36 4.1. Model de dimensionare pentru o presă de vulcanizat mecanică cu un singur

şurub 111 36 4.1.1. Calculul arborelui-şurub 113 - 4.1.2. Alegerea motoarelor electrice de acţionare 119 - 4.1.3. Calculul roţilor melcate 121 -

4.2. Dimensionarea unei prese de vulcanizat mecanice cu două şuruburi 123 - 4.3. Modelul de dimensionare pentru o presă de vulcanizat, mecanică cu şurub

şi mecanism cu genunchi 124 - 4.4. Concluzii 129 37

5. STUDII ÎN MEDIU VIRTUAL PRIVIND PRESELE DE VULCA NIZAT MECANICE DEZVOLTATE INOVATIV 131 37 5.1. Model virtual de presă de vulcanizat mecanică 131 37

5.1.1. Modelarea componentelor presei de vulcanizat mecanice cu un singur şurub 132 38

5.1.2. Asamblarea componentelor 136 - 5.1.3. Formarea ansamblului general 141 - 5.1.4. Modelarea funcţionării 145 39

5.2. Modelarea presei de vulcanizat mecanice cu două şuruburi 149 - 5.3. Concluzii 150 -

6. CERCETĂRI ASUPRA UNUI MODEL EXPERIMENTAL DE PRES Ă DE VULCANIZAT MECANIC Ă, CU ŞURUB 151 41 6.1. Structura mecanică a modelului experimental 151 41 6.2. Sistemul electric de acţionare al modelului experimental 157 - 6.3. Sistemul electronic de comandă şi control al modelului experimental 158 44 6.4. Programul de comandă şi control al modelului experimental 160 45 6.5. Testarea şi funcţionarea modelului experimental 172 46 6.6. Concluzii 174 -

7. CONTRIBUŢII ORIGINALE, FORME DE VALORIFICARE A CERCETĂRII ŞI CONCLUZII FINALE 176 47 7.1. Contribuţii originale 176 47 7.2. Forme de valorificare a cercetării 179 50 7.3. Direcţii de cercetare ulterioară 181 51 7.4. Concluzii finale 181 52

BIBLIOGRAFIE 185 54 ANEXE -

Anexa 1. Presă de vulcanizat, mecanică. Descriere de brevet de invenţie 192 - Anexa 2. Presă de vulcanizat, mecanică. Descriere de brevet de invenţie 206 - Anexa 3. Presă de vulcanizat, mecanică. Descriere de brevet de invenţie 223 - Anexa 4. Rezumatul tezei de doctorat 234 57 Anexa 5. Curriculum Vitae 235 58 Declaraţie de autenticitate 238 -


6

TABLE OF CONTENTS

Pg. thesis

Pg. summary

FOREWORD 5 3 CONTENTS 7 4 1. GENESIS OF THE TOPICS AND OBJECTIVES OF THE THESIS 11 8

1.1. Genesis of the topics 11 8 1.2. Objectives of the thesis 12 8

2. CURRENT STAGE OF KNOWLEDGE AND PRACTICE REGARDIN G THE VULCANIZING PROCESS AND VULCANIZING MACHINES 15 10 2.1. The vulcanizing process 15 - 2.2. Types of vulcanizable rubber 17 - 2.3. Requirements of the vulcanizing process 18 - 2.4. Classification of vulcanizing presses 20 - 2.5. Structure of hydraulic vulcanizing presses 22 - 2.6. Evolution of vulcanizing presses 24 10 2.7. Modern vulcanizing presses. Manufacturers and performances 36 -

2.7.1. Hydraulic vulcanizing presses 37 12 2.7.2. Vulcanizing presses for workshops 46 - 2.7.3. Pneumatic vulcanizing presses 48 - 2.7.4. Automatic vulcanizing presses 49 - 2.7.5.Conveyor belt vulcanizing presses 50 - 2.7.6. Tire vulcanizing presses 53 - 2.7.7. Vulcanization molds 55 -

2.8. Conclusions 56 - 3. THEORETICAL RESEARCH AND INNOVATIVE RESULTS ON

DEVELOPING NEW MECHANICAL VULCANIZING PRESSES 61 14 3.1. Research objectives and directions 61 14 3.2. The specific work cycle of a vulcanizing press 62 15 3.3. Basic kinematic structure of mechanical vulcanizing presses 66 18 3.4. Possible transformation mechanisms used in the main kinematic chain

structure of mechanical vulcanizing presses 70 20 3.4.1. The rack-pinion mechanism 70 20 3.4.2. The slider-crank mechanism 71 20 3.4.3. The oscillating slider mechanism 72 21 3.4.4. The screw drive / The screw-nut mechanism 73 21 3.4.5. The cam-tappet mechanism 74 21

3.5. Vulcanizing press with a single screw. Description and analysis of the technical creation process 75 21

3.6. Automatic working pressure adjusting system of mechanical vulcanizing presses 78 -

3.7. Techniques, methods and approaches of innovation-invention applied in new mechanical vulcanizing press development 82 -

3.8. Mechanical vulcanizing presses – variants. Description and analysis of the technical creation process 91 24

3.8.1. Mechanical vulcanizing presses with two screws 91 24 3.8.2. Mechanical vulcanizing presses with screw and knee mechanism 97 28 3.8.3. CNC vulcanizing presses 103 32

3.9. Reserves of creativity 107 35 3.10. Conclusions 108 -


7

4. DIMENSIONING MODEL OF THE MECHANICAL VULCANIZING PRESSES 111 36 4.1. Dimensioning model for a single-screw mechanical vulcanizing press 111 36

4.1.1. Calculation of the shaft-screw 113 - 4.1.2. Selection of the electric drive motors 119 - 4.1.3. Calculation of the worm wheels 121 -

4.2. Dimensioning a mechanical vulcanizing press with two screws 123 - 4.3. Dimensioning model for a mechanical vulcanizing press with screw and

knee mechanism 124 - 4.4. Conclusions 129 37

5. VIRTUAL STUDIES OF THE INNOVATIVELY DEVELOPED MECHANICAL VULCANIZING PRESSES 131 37 5.1. Virtual model of the mechanical vulcanizing press 131 37

5.1.1. Modeling the single-screw mechanical vulcanizing press components 132 38 5.1.2. Component assembling 136 - 5.1.3. Forming the final assembly 141 - 5.1.4. Modeling the operation 145 39

5.2. Modeling the mechanical vulcanizing press with two screws 149 - 5.3. Conclusions 150 -

6. RESEARCH ON AN EXPERIMENTAL MECHANICAL VULCANIZI NG PRESS WITH SCREW 151 41 6.1. Mechanical structure of the experimental model 151 41 6.2. Electric drive system of the experimental model 157 - 6.3. The electronic command and control system of the experimental model 158 44 6.4. The device command and control driver of the experimental model 160 45 6.5. Testing and operation of the experimental model 172 46 6.6. Conclusions 174 -

7. ORIGINAL CONTRIBUTIONS, VALUATION FORMS OF THE RESEARCH AND FINAL CONCLUSIONS 176 47 7.1. Original contributions 176 47 7.2. Research valuation forms 179 50 7.3. Future research directions 181 51 7.4. Final conclusions 181 52

BIBLIOGRAPHY 185 54 APPENDICES -

Appendix 1. Mechanical vulcanizing press. Patent description 192 - Appendix 2. Mechanical vulcanizing press. Patent description 206 - Appendix 3. Mechanical vulcanizing press. Patent description 223 - Appendix 4. Thesis summary 234 57 Appendix 5. Curriculum Vitae 235 58 Statement of authenticity 238 -

Cuvinte cheie: ciclu de lucru; cercetare; comandă numerică; demers creativ; funcţionare;

invenţie; mecanism cu genunchi; mecanism şurub-piuliţă; model experimental; modelare; presă de vulcanizat; presă de vulcanizat mecanică; schemă cinematică; schemă logică; simulare; tehnică de creaţie tehnică; vulcanizare.


8

Capitolul 1. GENEZA TEMEI ŞI OBIECTIVELE TEZEI

1.1. Geneza temei Tema prezentei teze de doctorat a fost una dintre cele propuse de conducătorul ştiinţific,

temă la care am subscris şi la care m-am angajat să dezvolt şi să finalizez cercetarea în termeni superiori contractului de studii doctorale. Tema am apreciat-o ca fiind interesantă, concordantă cu pregătirea profesională şi mai ales complementară cunoştinţelor de specialitate acumulate pe parcursul studiilor academice.

Este foarte posibil ca tema tezei să fie în relaţie cu activitatea depusă în cadrul unui contract de cercetare1 desfăşurat în cadrul Universităţii Transilvania din Braşov. În acel context s-au identificat diverse aspecte negative legate de funcţionarea şi de fiabilitatea preselor de vulcanizat aflate în dotarea beneficiarului şi s-au conturat unele soluţii de rezolvare a problemelor identificare pe parcursul cercetărilor desfăşurate în cadrul contractului.

Una dintre acele soluţii – „presă de vulcanizat mecanică” – rămasă într-un stadiu incipient de detaliere, a fost atent analizată din punct de vedere al posibilităţilor de dezvoltare, de realizare şi de aplicare practică. S-a identificat potenţialul ei inovativ, de evoluţie în sensul obţinerii unui brevet de invenţie, precum şi unele posibilităţi de elaborare a unor variante ale soluţiei de bază şi chiar de elaborare a unor soluţii cinematice şi constructive noi.

Analiza temei s-a făcut şi în relaţie cu o posibilă „foaie de parcurs” a activităţilor necesar de desfăşurat în vederea rezolvării ei. S-au enunţat etape necesare ale cercetării, s-a precizat succesiunea lor logică, s-au subliniat unele cerinţe legate de acumularea şi dezvoltarea de noi cunoştinţe teoretice în concordanţă cu cerinţele specifice temei. De asemenea, s-au identificat şi unele modalităţi de valorificare a rezultatelor cercetării, în principal prin cereri de brevet şi articole ştiinţifice de specialitate. În acest context s-a subliniat necesitatea participării efective la manifestări ştiinţifice, cu prezentarea şi susţinerea lucrărilor elaborate.

Pe cale de consecinţă „dezvoltarea de noi prese de vulcanizat”, mecanice, s-a transformat dintr-o posibilitate într-o activitate cu foarte mari şanse de succes. Tema devenea cu atât mai incitantă cu cât presupunea „cercetări inovative”, activitate de inovare-inventare, dezvoltarea de abilităţi creative şi aplicarea lor, parcurgerea unui drum în anumită măsură necunoscut. Titlul tezei de doctorat – „Cercetări inovative privind dezvoltarea de noi prese de vulcanizat” – reflectă fidel subiectul acesteia – prese de vulcanizat – şi principala modalitate de acţiune – inovare.

1.2. Obiectivele tezei

În acord cu cele prezentate anterior şi cu chiar titlul lucrării, obiectivul principal al prezentei teze de doctorat este conceperea de noi prese de vulcanizat, prin inovare-inventare. Direcţia estimată de studiu şi căreia i s-a întrevăzut succes încă de la început este orientată către conceperea de noi prese de vulcanizat mecanice, cât mai simple, fiabile şi durabile, robuste, uşor de utilizat şi de întreţinut.

Atingerea cu succes a obiectivului principal enunţat, precum şi a problemelor conexe ce contribuie la realizarea acestuia, presupune: � studiul procesului de vulcanizare, în special a cerinţelor acestuia faţă de maşină; � studiul apariţiei şi evoluţiei preselor de vulcanizat, a structurii lor cinematice şi a modurilor

de acţionare; � studiul structurii cinematice şi a modurilor de acţionare a preselor de vulcanizat moderne; � studiul performanţelor unor familii de prese de vulcanizat moderne, în vederea identificării şi

stabilirii celor mai adecvate caracteristici pentru prese de vulcanizat nou concepute; � identificarea structurilor cinematice, posibile şi necesare, adecvate preselor de vulcanizat

mecanice;

1 Contract 28/1990: „Probe de anduranţă pe presa AP 2414 de 20 tf”, Beneficiar I. M. Braşov, Executant Universitatea

Transilvania din Braşov. Director de proiect: prof.univ.dr.ing. Tureac Ion


9

� studiul mecanismelor de transformare posibil de utilizat la o presă de vulcanizat mecanică şi identificarea / stabilirea celui mai adecvat de a fi utilizat;

� conceperea unei prime prese de vulcanizat mecanice, ca rezultat al dezvoltării şi detalierii conceptului preliminar de astfel de maşină care a stat la enunţarea temei tezei;

� evaluarea originalităţii soluţiei, redactarea unei descrieri de brevet de invenţie şi înregistrarea cererii la OSIM în vederea obţinerii protecţiei prin brevet;

� analiza procesului de creaţie desfăşurat şi identificarea diverselor tehnici şi metode de creaţie tehnică utilizate mai mult sau mai puţin intuitiv;

� studiul şi însuşirea unor noi tehnici şi metode de creaţie tehnică, de preferinţă unele logico-determinate şi logice1, adecvate şi utile pentru conceperea unor noi prese de vulcanizat mecanice;

� conceperea de noi prese de vulcanizat mecanice prin utilizarea explicită a tehnicilor şi metodelor de creaţie tehnică însuşite şi în acord cu structurile cinematice identificate ca fiind posibile;

� studiul posibilităţilor de a realiza prese de vulcanizat mecanice cu comandă numerică, direcţie modernă de acţiune în construcţia de maşini-unelte şi de echipamente de prelucrare;

� evaluarea originalităţii noilor soluţii, identificarea celor cu mare potenţial de brevetare, redactarea descrierilor de brevet de invenţie corespunzătoare şi înregistrarea la OSIM a cererilor respective în vederea obţinerii protecţiei prin brevet;

� identificarea implicaţiilor asupra calculului de dimensionare al unei prese de vulcanizat mecanică derivate din particularităţile de construcţie şi de funcţionare ale acestora şi punerea în evidenţă a unui model de dimensionare bazat pe o succesiune logică a etapelor de calcul;

� noutatea conceptului de presă de vulcanizat mecanică necesită verificarea şi validarea acestuia atât la nivel teoretic, cât şi a cel puţin uneia dintre soluţiile constructive avute în vedere. Pentru aceasta s-au enunţat ca posibilităţi:

� elaborarea unui model 3D de presă de vulcanizat mecanică; � simularea în mediul virtual a funcţionării modelului; � proiectarea, realizarea şi testarea unui

model funcţional sau a unui

model experimental; � identificarea unor eventuale disfuncţionalităţi, corectarea lor şi enunţarea de recomandări

utile proiectării, realizării şi exploatării preselor de vulcanizat mecanice de tipul celor studiate;

� aducerea la cunoştinţa comunităţii ştiinţifice, la nivel naţional şi internaţional, a aspectelor noi relevante rezultate pe parcursul desfăşurării cercetării.

* * * Prezenta teză de doctorat se încadrează la nivel european în Domeniul de cercetare

prioritară 7 „Materiale, procese şi produse inovative”, Direcţia de cercetare 7.3 „Tehnologii şi produse mecanice de înaltă precizie şi sisteme mecatronice”, Tematica de cercetare 7.3.6. „Tehnologii de fabricaţie convenţionale şi neconvenţionale de înaltă şi ultra-precizie”.

Prioritatea de sprijin a proiectului este Domeniul 3 „Mediu”, Direcţia de cercetare 3.1 „Modalităţi şi mecanisme pentru reducerea poluării mediului”, Tematica de cercetare 3.1.1 „Tehnologii cu grad scăzut de poluare, în mod special în transporturi şi producerea energiei”.

1 Belous, V., “Inventica”, Editura Gh. Asachi, Iaşi, 1992, ISBN 973-95650-0-X


10

Capitolul 2. STADIUL ACTUAL AL CUNOA ŞTERII ŞI PRACTICII PRIVIND PROCESUL DE VULCANIZARE ŞI MA ŞINILE DE VULCANIZAT

2.6. Evoluţia preselor de vulcanizat

O presă de vulcanizat simplă, monoetaj, figura 2.3, este revendicată prin brevetul US 6238381. Presa este realizată în construcţie închisă. Sistemul de acţionare este mecanic, utilizând un mecanism şurub-piuliţă într-un mod oarecum similar preselor cu şurub cu acţionare manuală. Din acest punct de vedere se poate face chiar comparaţie cu prese tipografice foarte vechi.

Ca sursă de căldură (necesară procesului de vulcanizare) se utilizează un sistem de încălzire cu aburi.

Figura 2.3. Presă de vulcanizat cu acţionare mecanică, conform US 623838

O presă de vulcanizat cu diafragmă, cu destinaţie specială pentru vulcanizarea

anvelopelor, de orice dimensiuni, face obiectul brevetului de invenţie US 16405002, figura 2.6. Presa asigură un consum scăzut de apă supraîncălzită, consum redus de energie şi creşterea calităţii anvelopelor. Procedeul de vulcanizare în presa cu diafragmă constă în închiderea presei, umplerea diafragmei cu agent termic şi deschiderea returului apei supraîncălzite. După expirarea timpului prestabilit în funcţie de dimensiunile anvelopelor, se deschide turul apei supraîncălzite pentru asigurarea trecerii apei supraîncălzite.

Figura 2.6. Presă pentru vulcanizat anvelope, conform US 1640500

1 Scotford, L., “Vulcanizing press”, Brevet US 623838, 1899 2 Hansen, R., “Vulcanizing apparatus”, Brevet US 1640500, 1927


11

Presa, realizată în construcţie închisă, are un sistem de acţionare hidraulic. Un sistem cu resorturi elastice este utilizat pentru asigurarea etanşeităţii coloanei centrale

de distribuţie agent termic. Forţa de etanşare se poate regla prin intermediul unui mecanism şurub-piuliţă, cu antrenare manuală directă.

O altă maşină de vulcanizat specializată pentru articole de încălţăminte din cauciuc se prezintă în figura 2.9 şi este revendicată prin brevetul de invenţie US 29877691. Modul de acţionare al maşinii nu este menţionat explicit. Ca şi în cazul prezentat anterior, forţa rezistentă este dată de un resort elastic (elementul 23), egală cu cea opusă de materialul de vulcanizat, acesta asigurând în timpul procesului de vulcanizare menţinerea presiunii la o valoare practic constantă în volumul reperului de vulcanizat.

Figura 2.9. Maşină de vulcanizat articole de încălţăminte, conform US 2987769

O particularitate interesantă la această invenţie este dată de prezenţa şurubului 16, cu cap

sferic, care formează articulaţie sferică cu platanul superior fix al maşinii. Asemănarea constructivă a acestui şurub cu şurubul bielei de la unele dintre presele mecanice cu manivelă, în particular cu cel al presei româneşti PAI 25, este evidentă.

Prezenţa articulaţiei sferice permite o manevrare uşoară a calapodului 10 şi, în timpul procesului de vulcanizare, o (uşoară) autoorientare unghiulară a acestuia în scopul evitării neuniformităţii solicitării în articolul de vulcanizat.

O presă cu destinaţie specială pentru vulcanizat anvelope2 se prezintă în figura 2.10. Maşina este cu acţionare electro-mecanică: motor electric, reductor, piuliţă rotitoare şi

netranslatabilă, şurub translatabil, mecanism cu bare articulate (de tip “cu genunchi”). Ansamblul motor electric – reductor – piuliţă – şurub este în mod necesar basculant. Acest mod de antrenare este destul de rar prezent la presele de vulcanizat. Se subliniază

aceasta inclusiv datorită faptului că, în cadrul activităţilor de cercetare teoretice desfăşurate pentru elaborarea prezentei teze de doctorat, a fost elaborată o soluţie asemănătoare identificată utilizând tehnici de inovare-inventare logico-determinate specifice construcţiei de maşini, având la bază similitudinea cu presele mecanice cu genunchi. Prezenţa mecanismului cu genunchi asigură o sensibilitate crescută poziţionării platanului inferior mobil în poziţia sa extrem ridicată.

Şi în inventica românească se identifică brevete de invenţie referitoare la presele de vulcanizat. Pentru aceasta s-a consultat Baza de Date pentru Invenţii 3 (apelabilă din site-ul OSIM4) şi parte din colecţia Buletinului Oficial de Proprietate Industrială (editat lunar de Oficiul de Stat pentru Invenţii şi Mărci).

1 Bingham, G. H., ş.a., “Vulcanizing machine with spring release”, Brevet US 3016569, 1962 2 Fröhlich, A., “Apparatus for vulcanizing pneumatic tires”, Brevet US 2987769, 1961 3 http://bd.osim.ro/cgi-bin/invsearch8 4 www.osim.ro


12

Figura 2.10. Presă pentru vulcanizat anvelope, conform US 2987769

2.7.1. Prese de vulcanizat hidraulice

Diverşi producători de prese de vulcanizat hidraulice, din diferite zone geografice, oferă maşini cu caracteristici tehnice diferite pentru aceleaşi valori ale forţelor nominale. Analiza comparată a acestor maşini este dificil de realizat în absenţa unor mărimi echivalente explicite.

Pentru o presă de vulcanizat relevanţi sunt următorii parametri: forţa de presare, puterea motorului principal, presiunea agentului hidraulic, aria ocupată de un platan.

Valorile forţelor nominale ale preselor de vulcanizat realizate de diverşi producători sunt, de regulă, unele normalizate, dar se identifică şi destule excepţii.

Majoritatea producătorilor oferă familii de prese de vulcanizat. Este de precizat că, în cadrul familiilor de prese de vulcanizat, nu se identifică ordonarea valorilor forţelor nominale în şiruri cu o raţie anume.

Pentru analiza performanţelor diverselor prese de vulcanizat hidraulice s-au definit1 următorii coeficienţi: kFP = F/(10×P) - coeficientul puterii, definit prin raportul dintre forţa de presare şi puterea

motorului principal al maşinii; kFA = (104×F)/A - coeficientul ariei, definit prin raportul dintre forţa de presare şi aria unui platan; kFp = F/(10×p) - coeficientul presiunii, definit prin raportul dintre forţa de presare şi presiunea

agentului hidraulic. În urma analizei performanţelor preselor de vulcanizat hidraulice reţinute pentru acest

studiu (prese produse de firmele Microstep Europa, Germania; Uttam Rubtech Machines, India; Alpa Hydraulic Machinery Industry, Turcia şi G-Way Machinery Industrial, Taiwan) au rezultat următoarele: � la toate familiile de prese de vulcanizat ale producătorilor selectaţi coeficientul puterii,

kFP = F/(10×P), creşte odată cu creşterea forţei nominale, figura 2.24, dar cu variaţii diferite în funcţie de producător. Evident, performanţa superioară corespunde valorilor mai mari ale coeficientului putere, adică sunt de preferat maşinile la care forţa nominală F se obţine pentru o putere instalată P mai mică.

1 Pöllner, C., Răceu, R., “Vulcanizing presses. Requirements and performance”, The 14th International Conference ModTech 2010

Modern Technologies, Slănic Moldova, p. 463-466, Editura Universitatea Gh. Asachi, Iaşi, 20-22 mai 2010, ISSN 2066-3919


13

Microstep Europa

0

1

2

3

4

5

6

7

VL 15

0

VL 25

0

VL 26

4

VL 32

0

VL 44

0

VL 46

0

kFP1

Poly. (kFP1)

UTAM Rubtech Machines

0

1

2

3

4

5

6

UR

M-E

VA

-1(1

50)

UR

M-E

VA

-2(2

00)

UR

M-E

VA

-3(3

00)

UR

M-E

VA

-4(4

00)

UR

M-E

VA

-5(6

50)

UR

M-E

VA

-6(6

50)

UR

M-E

VA

-7(9

00)

kFP2

Poly. (kFP2)

ALPA Hydraulic Machinery

0

1

2

3

4

5

6

7

8

AKP-110 AKP-160 AKP-250 AKP-500 AKP-620 AKP-750

kFP3

Poly. (kFP3)

G-Way Machinery

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

VVM-80-2RT VVM-150-2RT VVM-200-2RT VVM-250-2RT

kFP4

Poly. (kFP4)

Figura 2.24. Variaţia coeficientului kFP (forţă / putere) pentru prese ale unor producători diverşi şi cu forţe

nominale diferite Per ansamblu, kFP are valori cuprinse între 1,5 şi 7. Se poate concluziona că, din punct de vedere al coeficientului putere, sunt de preferat

presele de vulcanizat cu kFP = 3 ÷ 4 pentru forţe nominale de 80 ÷ 400 tf, şi cele cu kFP ≥ 5,5 ÷ 6 pentru forţe nominale de peste 450 tf. � la familiile de prese de vulcanizat ale producătorilor selectaţi coeficientul ariei,

kFA = (104×F)/A, are variaţii diferite, figura 2.25: este crescător la maşinile Alpa Hydraulic Machinery Industry, Turcia, aproximativ constant, dar cu abateri relativ mari, la maşinile Uttam Rubtech Machines, India, strict descrescător la maşinile G-Way Machinery Industrial, Taiwan, şi descrescător-crescător (variaţie aproximativ parabolică) la maşinile Microstep Europa, Germania.

Microstep Europa

0

1

2

3

4

5

6

7

8

VL 150 VL 250 VL 264 VL 320 VL 440 VL 460

kFA1

Poly. (kFA1)

UTAM Rubtech Machines

0

1

2

3

4

5

6

7

8

UR

M-E

VA

-1(1

50)

UR

M-E

VA

-2(2

00)

UR

M-E

VA

-3(3

00)

UR

M-E

VA

-4(4

00)

UR

M-E

VA

-5(6

50)

UR

M-E

VA

-6(6

50)

UR

M-E

VA

-7(9

00)

kFA2

Poly. (kFA2)

Alpa Hydraulic Machinery

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

AKP-110 AKP-160 AKP-250 AKP-500 AKP-620 AKP-750

kFA3

Poly. (kFA3)

G-Way Machinery

0

2

4

6

8

10

12

VV

M-8

0-2R

T

VV

M-

150-

2RT

VV

M-

200-

2RT

VV

M-

250-

2RT

kFA4

Poly. (kFA4)

Figura 2.25. Variaţia coeficientului kFA (forţă / arie platan) pentru prese ale unor producători diverşi şi cu

forţe nominale diferite


14

Se poate recomanda drept o performanţă bună coeficientul kFA = 6 ÷ 8, dar este bine a lua în considerare şi o destinaţie mai specifică a preselor respective, determinată în primul rând de gabaritul în plan al matriţelor utilizate. Scăderea ariei platanelor ar avea consecinţe pozitive, deci de principiu sunt de apreciat presele cu coeficient kFA crescut.

În România un producător de prese de vulcanizat hidraulice este firmă Hydramold1, cu sediul la Iaşi. Se poate da ca exemplu presa de vulcanizat HPV 075.250, figura 2.27, ce asigură o forţă maximă de presare de 75 tf, forţa de acţionare fiind reglabilă în funcţie de sarcină. Această presă permite vulcanizarea în condiţii de reglare automată a temperaturii. Plăcile de presiune au rezistenţe electrice încorporate.

Presa HPV 075.250 are o destinaţie largă, fiind concepută pentru a deservi sectoarele de mentenanţă. Este o presă dublu etaj şi monopost per etaj.

Presa HPV 075.250 are caracteristice trei aspecte foarte particulare: 1) utilizează trei coloane, caz singular la presele de vulcanizat moderne studiate. Consecinţa

imediată, dar nu imperativă, este că planatele presei – cel inferior mobil, cel intermediar şi cel superior fix – sunt triunghiulare şi nu dreptunghiulare sau pătrate ca la prese celorlalţi producători de astfel de maşini;

2) prezenţa unui mecanism cu bare articulate de reţinere a platanului intermediar în poziţia sa minim coborâtă;

3) platanul intermediar nu este ghidat de către coloanele presei, deplasarea sa paralelă cu el însuşi fiind asigurată de chiar mecanismul cu bare articulate.

Figura 2.27. Presa de vulcanizat hidraulică HPV 075.250 produsă de firma Hydramold2, România

Capitolul 3. CERCETĂRI TEORETICE ŞI REZULTATE INOVATIVE PRIVIND

CONCEPEREA UNOR NOI PRESE DE VULCANIZAT, MECANICE

3.1. Obiective şi direcţii de cercetare Având în vedere titlul tezei de doctorat, “Cercetări inovative privind dezvoltarea unor

noi prese pentru vulcanizare” şi ţinând cont de unele aspecte puse în evidenţă în capitolul anterior, “Procesul de vulcanizare şi maşini de vulcanizat”, s-a identificat ca obiectiv principal:

- conceperea unei/unor prese de vulcanizat acţionate mecanic, cu diferenţierea clară a lanţurilor cinematice destinate acţionării platanelor în cele două faze distincte de funcţionare ale maşinii, cea de ridicare-coborâre rapidă şi cea de ridicare-coborâre pentru reglarea fină a forţei de presare,

iar ca obiective derivate şi direcţii de acţiune:

1 http://www.hydramold.com 2 idem


15

- cercetare sistematică bazată pe utilizarea de tehnici şi metode specifice inventicii aplicate, în vederea identificării logice a unui concept de principiu de presă mecanică de vulcanizat şi dezvoltării / extinderii acestuia;

- găsirea unei / unor soluţii fiabile şi suficient de simple care să elimine necesitatea funcţionării continue a sistemului de antrenare în timpul perioadelor de staţionare ale platanelor, deci care să conducă la reducerea consumului de energie.

În acest sens se au în vedere următoarele direcţii de cercetare: - relevarea cu claritate a cerinţelor de funcţionare ale unei prese de vulcanizat şi explicitarea

tuturor aspectelor ce pot apărea într-un ciclu cinematic la o presă de vulcanizat; - identificarea unor posibile structuri cinematice de principiu pentru prese de vulcanizat

mecanice cu mişcare principală de translaţie rectilinie-alternativă şi analiza acestora în vederea punerii în evidenţă a celei mai favorabile variante;

- analiza mecanismelor de transformare posibil de utilizat în structura lanţului cinematic principal şi selectarea celui mai adecvat;

- identificarea unui sistem de măsurare a forţei de presare dezvoltată de maşină, precum şi de corectare periodică a forţei în caz că, din diferite motive, forţa rezistentă opusă de semifabricat are variaţii în timp în afara unor limite predefinite;

- studiul, însuşirea şi aplicarea unor tehnici şi metode specifice inventicii, adecvate şi/sau adaptate la subiectul cercetării, în vederea elaborării unei prime soluţii de presă de vulcanizat mecanică şi dezvoltării / extinderii acestei soluţii;

- se are în vedere şi elaborarea unei/unor prese de vulcanizat mecanice cu comandă numerică, direcţie modernă de acţiune în ceea ce priveşte construcţia de maşini-unelte în general;

- prezenta teză de doctorat este orientată în mod explicit către inovare-inventare, misiunea inventivă (încredinţată şi asumată) fiind subînţeleasă. Pe cale de consecinţă se are în vedere elaborarea cel puţin a unei soluţii originale şi ini ţierea procedurii de brevetare a acesteia.

3.2. Ciclul de lucru specific unei prese de vulcanizat

Ciclul de lucru specific unei prese de vulcanizat presupune, în esenţă, asigurarea pentru o perioadă îndelungată a unei presiuni optime, cât mai constantă, în volumul pieselor supuse vulcanizării. Având în vedere faptul că aria acestora este constantă, obiectivul „presiune optimă, cât mai constantă” este echivalent cu „forţă de presare optimă, cât mai constantă”.

Trebuie făcută precizarea că, deşi posibilă, măsurarea presiunii în volumul pieselor supuse vulcanizării este dificilă şi, mai ales, inadecvată. Practica curentă, simplă şi eficientă, este măsurarea şi reglarea forţei de presare.

La prese, indiferent de tipul şi destinaţia lor, forţa de presare se obţine ca urmare a deplasării unui element executor mobil care acţionează prin intermediul unor scule sau direct asupra piesei supusă prelucrării. Forţă de presare constantă se obţine dacă elementul executor mobil al presei îşi încetează mişcarea şi păstrează o poziţie fixă.

Ca urmare, ciclul de lucru teoretic ideal al unei prese de vulcanizat, figura 3.1, este caracterizat de deplasarea (rapidă a) elementului executor mobil al acesteia până când ia contact cu piesa de vulcanizat, continuarea deplasării (cu aceeaşi viteză sau cu una mai mică) până când dezvoltă asupra acesteia o forţă optimă, căreia îi corespunde o presiune optimă în volumul piesei de vulcanizat, menţinerea în această poziţie un timp îndelungat, predefinit, şi retragerea în poziţia iniţială. Dacă este cazul se pot prevedea una sau mai multe aerări ale piesei de vulcanizat, acţiune ce presupune retragerea elementului executor mobil al presei, o scurtă menţinere în poziţie retrasă şi revenirea în poziţia ce asigură forţa optimă de presare.

Procesul de vulcanizare presupune procese fizico-chimice ce determină variaţia presiunii ce se manifestă în masa piesei de vulcanizat, ceea ce are ca efect variaţia forţei rezistente opusă de piesă acţiunii presei de vulcanizat, figura 3.2.


16

Figura 3.1. Ciclul de lucru teoretic ideal al unei prese de vulcanizat

Figura 3.2. Ciclul de lucru al unei prese de vulcanizat, cu variaţia forţei rezistente

Dacă variaţia forţei rezistente se păstrează în domeniul Fmin ÷ Fmax, Fmin < Fopt < Fmax, nu

se impune vreo reacţie din partea maşinii, deci nu este nevoie de modificarea poziţiei elementului executor mobil al acesteia. Dacă însă forţa rezistentă devine mai mică decât Fmin sau mai mare decât Fmax, atunci elementul executor mobil al presei trebuie să se deplaseze într-o nouă poziţie care să corespundă unei forţe rezistente Fopt opusă de piesa de vulcanizat.

Ca urmare ciclul de lucru al unei prese de vulcanizat este caracterizat şi de frecvente staţionări ale platanelor mobile în poziţii extreme diverse.

La presele de vulcanizat hidraulice reglarea forţei active dezvoltată de către maşină se asigură prin reglarea presiunii agentului hidraulic ce alimentează motorul hidraulic liniar.

La presele de vulcanizat mecanice forţa dezvoltată de sistemul de acţionare al maşinii poate fi măsurată direct printr-un senzor de forţă, sau indirect, prin măsurarea deformaţiei unui element elastic (sau a mai multora), respectiva deformaţie fiind direct proporţională cu forţa activă dezvoltată de maşină, forţă egală cu cea rezistentă opusă de piesa supusă vulcanizării.

La o presă de vulcanizat mecanică ciclul de lucru poate fi reprezentat în funcţie de poziţia unui platan mobil, de exemplu cel direct antrenat de către maşină, în funcţie de forţa rezistentă sau în funcţie de deformaţia elastică (săgeata) a unui arc de compresiune, figura 3.3, utilizat ca element intermediar pentru măsurarea şi reglarea forţei de presare.

În prima fază a ciclului de lucru are loc închiderea matriţei (matriţelor) în vederea asigurării condiţiilor ini ţiale de începere a procesului de vulcanizare. Pentru aceasta are loc deplasarea rapidă, zona a, a platanului antrenat direct, de exemplu a celui inferior, până când acesta atinge elevaţia Hmin, urmează o foarte scurtă staţionare, zona b, necesară schimbării regimului de viteză al translaţiei platanului antrenat direct, şi apoi deplasarea lentă, zona c, până când platanul ajunge la distanţa Hopt faţă de poziţia sa de referinţă, cea maxim coborâtă.

Este posibil ca la o presă de vulcanizat mecanică deplasarea platanului antrenat direct să se realizeze cu o aceeaşi viteză (lentă) pentru toate fazele ciclului de lucru.

Translaţia platanului antrenat direct determină translaţia în cascadă a platanelor intermediare, în caz că acestea există, şi a celui superior.

Poziţiilor Hmin şi Hopt le corespund: - forţele rezistente Fmin şi Fopt; - presiunile pmin şi popt manifestate în volumul piesei (pieselor) de vulcanizat;


17

- înălţimile Hamin şi Haopt ale arcului de compresiune utilizat ca element intermediar pentru măsurarea şi reglarea forţei de presare;

- cedările elastice δmin şi δopt ale aceluiaşi arc.

Figura 3.3. Ciclul de lucru la o presă de vulcanizat mecanică, reprezentat în funcţie de poziţia unui platan

mobil, în funcţie de forţa rezistentă şi în funcţie de deformaţia elastică a unui arc de compresiune Ciclul de lucru continuă cu o succesiune de staţionări, zonele d, ale platanului antrenat

direct şi de repoziţionări ale acestuia, zonele e, în vederea readucerii presiunii din materialul de vulcanizat la valoarea optimă. În perioadele de staţionare ale platanului antrenat direct celelalte platane sunt cvasistaţionare, ceea ce semnifică că execută totuşi mici deplasări determinate de variaţia forţelor rezistente opuse de materialul supus vulcanizării. Micile deplasări ale platanelor cvasistaţionare determină mici variaţii ale valorii cedării elastice a arcului de compresiune utilizat ca element intermediar pentru măsurarea şi reglarea forţei de presare.

Într-o perioadă de staţionare a platanului antrenat, forţa rezistentă opusă de materialul de vulcanizat poate lua valori doar mai mici decât Fopt, zona d1, doar mai mari decât Fopt, zona d2, sau alternante, şi mai mici şi mai mari decât Fopt, zona d3.

O perioadă de staţionare a platanului antrenat direct încetează când abaterea forţei rezistente faţă de valoarea optimă prereglată atinge o valoare ∆F, reglabilă la rândul său. Trebuie precizat că se impune ca:


18

−<∆

−<∆

minopt

optmax

FFF

FFF chiar

−<<∆

−<<∆

minopt

optmax

FFF

FFF (3.1)

Orice atingere a abaterii ∆F determină intrarea în funcţiune a sistemului de antrenare a platanului antrenat direct. Indiferent dacă forţa rezistentă a atins valoarea Fopt – ∆F, cazul e1, sau a atins valoarea Fopt + ∆F, cazurile e2 şi e3, platanul coboară până atinge nivelul Hmin (căruia îi corespunde forţa rezistentă Fmin, presiunea în materialul de vulcanizat pmin şi săgeata δmin a arcului de compresiune), se schimbă sensul de mişcare al acestuia şi apoi urcă până ajunge la cota Hopt.

Ciclul de lucru al unei prese de vulcanizat, mecanică sau nu, poate prevedea o fază de aerare, zona f. Aceasta se poate realiza în orice moment al ciclului de lucru sau doar ulterior atingerii unei abateri cu ∆F a forţei optime prereglate.

Ulterior unei faze de aerare ciclul de lucru continuă cu o altă succesiune de staţionări ale platanului antrenat direct şi de repoziţionări ale acestuia, în modul şi cu scopul descris anterior.

Ultima fază a ciclului de lucru, nereprezentată în figura 3.3, o constituie retragerea rapidă a platanului antrenat în poziţia sa de repaus extremă. Această acţiune determină implicit retragerea în cascadă şi a celorlalte platane şi deschiderea matriţelor.

Urmează extragerea pieselor vulcanizate, realimentarea matriţelor cu material şi reluarea ciclului de lucru.

3.3. Structura cinematică de principiu a preselor de vulcanizat mecanice

Este cunoscută structura cinematică de principiu a preselor mecanice cu mişcare principală de translaţie, figura 3.4.

MT

ERi

RF

CM

VACF

Mnci

nV nAP ncd

(V )n AP

Figura 3.4. Structura cinematică a preselor mecanice, cu mişcare principală de translaţie rectilinie-

alternativă1 Structura lanţului cinematic principal al unei prese mecanice cuprinde un motor electric

de acţionare (M), o transmisie cu curele cu raportul de transmitere ic, un volant (V), un cuplaj (C), frână (F), eventual ansamblu cuplaj-frână monobloc (ACF), un reductor de turaţie (R), un mecanism de transformare (MT) şi un element executor final (E).

Schema de principiu a unei prese de vulcanizat mecanice la care deplasarea platanelor se face cu o aceeaşi viteză pentru toate fazele ciclului cinematic se prezintă în figura 3.5.

Figura 3.5. Structură cinematică de principiu a unei prese de vulcanizat mecanică cu o singură viteză de deplasare a platanului antrenat

La o asemenea presă de vulcanizat lanţul cinematic principal are în structură un motor electric (M) de turaţie nM, o transmisie cu curele cu raportul de transmitere ic, un cuplaj (C), un reductor de turaţie (R) ce asigură raportul de demultiplicare iR, un mecanism inversor de sens (INV), un angrenaj melc – roată melcată cu raportul de transmitere i, un mecanism de transformare (MT) a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie rectilinie alternativă, principală, şi un element executor final (E). 1 Cioară, R., “Maşini-unelte de prelucrat prin deformare”, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2008, ISBN

978-973-655-598-306-2


19

Funcţia inversorului de sens poate fi asigurată de chiar motorul electric de antrenare. Dacă viteza de deplasare a platanelor este diferenţiată pentru diferitele faze ale ciclului

cinematic, mare pentru fazele „de gol” şi mică pentru fazele de reglare a presiunii, sunt posibile mai multe scheme cinematice de principiu. În toate cazurile se impune prezenţa a două lanţuri cinematice, complet distincte sau nu, unul pentru realizarea mişcării rapide şi unul pentru realizarea mişcării lente. Schema cinematică de principiu pentru o presă de vulcanizat mecanică cu două lanţuri cinematice complet distincte se prezintă în figura 3.6.

Figura 3.6. O altă soluţie de structură cinematică a unei prese de vulcanizat mecanică

Cele două lanţuri cinematice au structură identică (motor, transmisie cu curele, cuplaj,

reductor, inversor de sens, un angrenaj melc – roată melcată, arbore principal, mecanism de transformare, element executor final), dar parametri diferiţi astfel încât turaţiile celor doi arbori principali să fie mult diferenţiate, nM1 >> nM2, şi ca urmare vitezele de deplasare ale elementelor executoare E1 şi E2 să fie mult diferite chiar dacă mecanismele de transformare sunt de acelaşi tip şi au aceleaşi legi de mişcare.

Este posibilă şi o schemă cinematică de principiu la care cele două lanţuri cinematice se diferenţiază doar prin sursele de antrenare şi primele părţi ale lor, partea finală fiind comună, figura 3.7. Cele două lanţuri cinematice au distincte motoarele M1 şi M2, de turaţii nM1 > nM2, transmisiile prin curele şi reductoarele R1 şi R2. Un cuplaj C, cu trei poziţii (legătură cu primul lanţ cinematic, poziţie de zero şi legătură cu cel de-al doilea lanţ cinematic), permite antrenarea părţii comune de la una sau de la cealaltă sursă de energie şi mişcare.

Figura 3.7. O altă soluţie de structură cinematică a unei prese de vulcanizat mecanică

Partea comună are în structură un mecanism inversor INV, un mecanism melc – roată melcată cu raportul de transmitere i, un mecanism de transformare MT a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie şi un element executor final E, cel care asigură nemijlocit deplasarea în sensul dorit a platanului antrenat direct.

Este posibilă şi o schemă cinematică de principiu la care cele două lanţuri cinematice să aibă în comun doar elementul executor final E şi mecanismul de transformare MT, figura 3.8, cu observaţia că acesta din urmă poate avea moduri de funcţionare diferite atunci când este antrenat de către unul sau de către celălalt dintre cele două lanţuri cinematice.

Figura 3.8. Schema structurală1 a presei de vulcanizat mecanice cu un singur şurub

1 Pöllner, C., “Mechanical vulcanizing press with numerical control”, The 16th International Conference ModTech Modern

Technologies, Quality and Innovation, Sinaia, România, vol. II, p. 769-773, Editura ModTech, Iaşi, 24-26 mai 2012, ISSN 2069-6736


20

Evident, turaţiile motoarelor şi rapoartele de transmitere realizate de elementele componente ale celor două lanţuri cinematice sunt diferite, scopul, enunţat deja, fiind diferenţierea puternică a vitezei de translaţie a elementului executor final, v1 >> v2, atunci când acesta este antrenat prin unul sau prin celălalt lanţ cinematic.

O problemă foarte importantă, poate cea mai importantă, care trebuie soluţionată în ceea ce priveşte conceperea unei prese de vulcanizat mecanică este selectarea celui mai adecvat mecanism de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie care să satisfacă integral cerinţele de funcţionare ale unei astfel de maşini:

- să reziste la sarcini mari timp îndelungat; - să permită staţionări timp îndelungat; - să asigure curse de lucru suficient de lungi şi care să nu presupună poziţii extreme anume; - să asigure o sensibilitate de reglare adecvată a poziţiei; - să fie, de preferat, un mecanism cu autoblocare, adică să transmită mişcarea doar într-un

singur sens. Sensibilitate de reglare bună se asigură inclusiv dacă raportul de transfer al mecanismului

de transformare are valoare mică şi, în măsura în care este posibil, constantă. Este posibil ca mecanismul de transformare să fie unul mai complex, compus din două

sau mai multe mecanisme simple dintre care cel puţin unul este de transformare a mişcării. Se pot utiliza şi mecanisme de transformare fără autoblocare, dar într-un astfel de caz se

impune prezenţa în structura lanţului cinematic a unui mecanism de transmitere a mişcării cu autoblocare, aşa cum este mecanismul melc – roată melcată, amplasat obligatoriu anterior mecanismului de transformare (şi cât mai aproape de acesta).

3.4. Mecanisme de transformare posibil de utilizat în structura lanţului cinematic principal

al unor prese de vulcanizat mecanice Mecanisme cunoscute de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie şi

frecvent utilizate în construcţia de maşini sunt: - mecanismul pinion-cremalieră; - mecanismul manivelă-bielă-culisor; - mecanismul cu culisă oscilantă; - mecanismul şurub-piuliţă; - mecanismul camă-tachet. Mai pot fi luate în considerare diverse mecanisme cu bare articulate, altele decât

mecanismul manivelă-bielă-culisor şi mecanismul cu culisă oscilantă, mecanismul sinus şi chiar mecanismul planetar cu roţi dinţate cilindrice generator de dreaptă diametrală1.

3.4.1. Mecanismul pinion-cremalieră

Mecanismul pinion-cremalieră este unul fără autoblocare şi cu sensibilitate relativ redusă, ambele atribute nerecomandându-l pentru a fi utilizat ca mecanism de transformare inclus în structura lanţului cinematic principal al unei prese de vulcanizat mecanice.

3.4.2. Mecanismul manivelă-bielă-culisor

Atributele mecanismului manivelă-bielă-culisor sunt: nu permite staţionări timp îndelungat într-o poziţie anume, cursa culisorului este caracterizată de poziţii extreme certe, este fără autoblocare şi are sensibilitate redusă. Ca urmare mecanismul manivelă-bielă-culisor nu este unul recomandat pentru a fi utilizat ca mecanism de transformare inclus în structura lanţului cinematic principal al unei prese de vulcanizat mecanice.

1 Cioară, R., “Contribuţii teoretice şi experimentale privind cinematica, dinamica şi construcţia unui mecanism executor

principal cu traiectorie hipocicloidală utilizat la automatele de presare de mare productivitate”, Teză de doctorat. Universitatea Transilvania din Braşov, Braşov, 1998


21

3.4.3. Mecanismul cu culisă oscilantă Acest mecanism este chiar mai puţin recomandat decât mecanismul manivelă-bielă-

culisor să fie utilizat ca mecanism de transformare în structura lanţului cinematic principal al unei prese de vulcanizat mecanice.

3.4.4. Mecanismul şurub-piuli ţă Mecanismul şurub-piuliţă este frecvent întâlnit în construcţia de maşini. În construcţia de

maşini-unelte este utilizat mai ales în structura lanţurilor cinematice de avans şi auxiliare1. Este rar utilizat în structura lanţurilor cinematice principale, în principal la prese cu şurub2.

Se compune dintr-un şurub şi o piuliţă şi poate avea oricare dintre modurile de funcţionare3: a) şurub rotitor şi translatabil – piuliţă fixă; b) şurub rotitor şi netranslatabil – piuliţă nerotitoare şi translatabilă; c) şurub nerotitor şi translatabil – piuliţă rotitoare şi netranslatabilă; d) şurub fix – piuliţă rotitoare şi translatabilă.

Mecanismul şurub-piuliţă este unul fără autoîntoarcere şi, de regulă, cu autoblocare. Deplasarea elementului executor, piuliţa sau şurubul, după caz, se realizează fără restricţia unor poziţii extreme certe.

Utilizat ca mecanism de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie, raportul de transfer al mecanismului şurub-piuliţă are expresia4:

,SCSC

i

et p

n

np

n

w

x

xi =⋅=== (3.4)

unde w este viteza de translaţie a piuliţei sau şurubului, după caz, n – turaţia şurubului sau a piuliţei, după caz, iar pSC – pasul filetului şurubului.

Raportul de transfer este constant şi are o valoare mică. Ca avantaje mai pot fi menţionate capacitatea portantă mare în cazul unor dimensiuni de

gabarit mici şi precizie bună a deplasării elementului executor, deci o foarte bună poziţionare la o cotă dată.

Toate atributele mecanismului şurub-piuliţă sunt în complet acord cu cerinţele identificate pentru mecanismul de transformare din lanţul cinematic principal al unei prese de vulcanizat mecanice şi ca urmare este ferm recomandat a fi utilizat în acest sens.

3.4.5. Mecanismul camă-tachet Mecanismul camă-tachet este puţin recomandat ca mecanism de transformare inclus în

structura lanţului cinematic principal al unei prese de vulcanizat mecanice.

În concluzie, dintre toate mecanismele de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie analizate, mecanismul şurub-piuliţă are toate atributele necesare pentru a fi utilizat ca mecanism de transformare inclus în lanţul cinematic principal al unei prese mecanice de vulcanizat.

3.5. Presă de vulcanizat mecanică cu un singur şurub. Descriere şi analiza procesului de creaţie tehnică

Odată identificate unele dezavantaje5 la presele de vulcanizat hidraulice problema găsirii unei soluţii devine mult mai simplă. Fiind precizate obiectivele, studiile desfăşurate în vederea 1 Botez, E., Moraru, V,. Minciu, C., Ispas, C., “Maşini-unelte”, Vol. I-II. Ediţia a II-a. Editura Tehnică, Bucureşti, 1977; 1978 2 Tabără, V., Tureac, I., “Maşini pentru prelucrări prin deformare”, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1984 3 Cioară, R., “Maşini-unelte de prelucrat prin deformare”, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2008, ISBN

978-973-598-306-2 4 Ispas, C., Predincea, N., Ghionea, A., Constantin, G., “Maşini-unelte. Mecanisme de reglare”, Editura Tehnică, Bucureşti,

1997, ISBN 973-31-1112-0 5 Cioară, R., Pöllner, C., Răceu, R., “Mechanical vulcanizing press. Structure and operation”, The 14th International Conference

ModTech 2010 Modern Technologies, Quality and Innovation – New face of TCMR, Slănic Moldova, p. 195-198, Editura Universitatea Gh. Asachi, Iaşi, 20-22 mai 2010, ISSN 2066-3919


22

elaborării unei soluţii constructive noi de presă de vulcanizat mecanică cu mecanism de transformare şurub-piuliţă s-au desfăşurat în mod logic.

Utilizând inclusiv tehnici şi demersuri creative1 specifice creaţiei tehnice2 originale, o primă etapă a cercetării s-a finalizat prin elaborarea unor scheme cinematice de principiu pentru prese de vulcanizat mecanice. A rezultat cu claritate şi că mecanismul şurub-piuliţă este cel mai adecvat a fi utilizat ca mecanism de transformare.

Cercetările s-au focalizat către conceperea unei prese de vulcanizat mecanică care să prezinte sensibilitate ridicată de reglare a forţei de presare şi timpi auxiliari mici. Satisfac aceste cerinţe schemele de principiu din figurile 3.7 şi 3.8. S-a optat pentru cea de-a doua, evitând utilizarea unui cuplaj C mai complex. Detaliind schema de principiu a rezultat o schemă cinematică a presei de vulcanizat mecanice cu un singur şurub, figura 3.9, care satisface toate cerinţele impuse.

4

5

9

7

2

8

c

6

3

13

12

10d

b

a

1

11

1716

19

14

202115 (D)18

27

22

2829

23e

24 (D)

25

26

A

B

34

31

32

30

36

35E

37

33

Figura 3.9. Schema cinematică a presei de vulcanizat mecanice cu un singur şurub3

Structura de rezistenţă a presei de vulcanizat mecanică cu un şurub4 se compune din

batiul 1 şi coloanele de ghidare 2, care sunt fixate faţă de batiul 1 prin nişte piuliţe 3. Placa de capăt superioară 4 este fixată într-o poziţie adecvată faţă de coloanele 2 prin nişte piuliţe 5.

Presa de vulcanizat dispune de un platan 6 inferior, un platan 7 superior şi un număr de platane 8 intermediare. Fiecare platan este prevăzut cu un număr de bucşe 34 de ghidare, egal cu numărul de coloane 2 de ghidare ale presei. Fiecare platan dispune de câte un sistem de încălzire adecvat, în sine cunoscut şi nefigurat.

Presa de vulcanizat se poate construi şi fără platane intermediare, caz în care productivitatea este scăzută şi poate fi destinată unor lucrări de laborator.

Presa de vulcanizat mecanică este formată dintr-un sistem de antrenare A, principal, un sistem de antrenare B, secundar, şi un sistem de reglare a forţei de presare, cu microîntreruptori şi traductori de cursă (poziţie) sau cu traductori de forţă (presiune). 1 Belous, V., “Inventica”, Editura Gh. Asachi, Iaşi, 1992, ISBN 973-95650-0-X 2 idem 3 Cioară, R., Pöllner, C., “Presă de vulcanizat, mecanică” , Cerere de brevet de invenţie RO A/01396/, 2010 4 Cioară, R., Pöllner, C., Răceu, R., “Mechanical vulcanizing press. Structure and operation”, The 14th International Conference

ModTech 2010 Modern Technologies, Quality and Innovation – New face of TCMR, Slănic Moldova, p. 195-198, Editura Universitatea Gh. Asachi, Iaşi, 20-22 mai 2010, ISSN 2066-3919


23

Sistemul de antrenare A, principal, se compune dintr-un motor electric 14, un cuplaj 15, un reductor 16 de turaţie, un angrenaj melc 17 – roată melcată 18 şi, opţional, o transmisie cu curele (19, 20 şi 21). Roata melcată 18 este lăgăruită radial şi axial faţă de batiul 1, fiind amplasată coaxial cu arborele 10. Roata melcată 18 este prevăzută cu un alezaj filetat d, coaxial cu axa roţii melcate, astfel încât formează cu zona b filetată a arborelui 10 un mecanism de tip şurub – piuliţă.

Sistemul de antrenare B, secundar, are aceeaşi structură ca şi sistemul de antrenare A, principal. Acesta este compus dintr-un motor electric 22, un cuplaj 23, un reductor 24 de turaţie, un angrenaj melc 25 – roată melcată 26 şi, opţional, o transmisie cu curele (27, 28 şi 29). La fel ca roata melcată 18, şi roata melcată 26 este lăgăruită radial şi axial faţă de batiul 1, fiind amplasată coaxial cu arborele 10. Roata melcată 26 este prevăzută cu un alezaj canelat e, coaxial cu axa roţii melcate, astfel încât formează cu zona a canelată a arborelui 10 o cuplă de translaţie capabilă să transmită moment de torsiune.

Sistemul de antrenare A, principal, asigură deplasările lente ale platanelor, iar sistemul de antrenare B, secundar, asigură deplasările rapide. Ca urmare, dacă motoarele de antrenare 14 şi 22 au turaţii nominale egale, reductorul 24 trebuie prevăzut cu un raport de demultiplicare mult mai mic decât cel al reductorului 16.

Notă. Deoarece sistemele de antrenare A şi B au aceeaşi structură, funcţiile lor de sistem de antrenare „principal” şi „secundar” pot fi comutate, cu asigurarea adecvată a rapoartelor totale de transmitere.

Cuplajele 15 şi 23 pot fi de siguranţă la suprasarcina după moment de torsiune. În locul cuplajelor 15 şi 23 se pot utiliza mecanisme D inversoare de sens cu angrenaje şi cuplaje electromagnetice.

Arborele-şurub 10 este format dintr-o zonă a canelată, o zonă b filetată şi un capăt c în formă de calotă sferică ce formează cu partea inferioară a platanului 6 o cuplă cinematică de tip crapodină. Capul parţial sferic al arborelui 10 asigură desmodromia necesară acestei cuple. Capătul c al arborelui 10 este lăgăruit axial şi radial faţă de platanul 6 prin intermediul unui pahar 12. Acesta este fixat faţă de partea inferioară a platanului 6 prin nişte şuruburi 13.

Pentru a fi activ sistemul de antrenare principal A este antrenată în mişcare de rotaţie roata melcată 18, cu care este solidară piuliţa d. Roata melcată 26, din structura sistemului de antrenare secundar B, este neantrenată şi, ca urmare, nu permite arborelui-şurub 10 să se rotească, dar îi permite translaţia în lungul canelurii a. Rezultă că piuliţa d a roţii melcate 18 formează cu arborele-şurub 10 un mecanism de transformare şurub-piuliţă, cu piuliţă rotitoare şi netranslatabilă, şurubul 10 fiind nerotitor, dar translatabil. Mişcarea de translaţie a şurubului este cea utilă şi se transmite direct, prin crapodină, platanului inferior 6.

Pentru a fi activ sistemul de antrenare secundar B este antrenată în mişcare de rotaţie roata melcată 26. Legătura cinematică prin canelură dintre roata melcată 26 şi arborele-şurub 10 determină antrenarea în mişcare de rotaţie a arborelui-şurub 10. Roata melcată 18 este fixă (nerotitoare şi netranslatabilă), ca şi piuli ţa d solidară cu aceasta. Ca urmare mecanismul de transformare ”activ” în această fază este unul ”şurub-piuliţă”, cu piuliţă fixă şi şurub rotitor şi translatabil. Ca şi în cazul anterior, este utilă mişcarea de translaţie a arborelui-şurub 10.

Observaţie. Este de subliniat faptul că mecanismul şurub-piuliţă descris are două stări de funcţionare distincte (dintre cele patru posibile) în cele două faze de funcţionare diferite. Astfel de situaţii se întâlnesc destul de rar în construcţia de maşini.

În stare de repaus a maşinii platanul 6, inferior, se sprijină pe o placă 30 solidară cu batiul 1. În acest caz platanul 7, superior, se sprijină pe un set de opritori 31, câte unul solidar cu fiecare dintre coloanele 2 de ghidare. Platanele 8 intermediare se sprijină fiecare pe câte un set de opritori 32, câte unul pentru fiecare dintre coloanele 2 de ghidare.

Un senzor de poziţie 33 este amplasat între partea inferioară a platanului 6 şi partea superioară a plăcii 30. În locul senzorului de poziţie 33 se poate utiliza un microîntreruptor.


24

Între fiecare două platane vecine ale presei se amplasează una sau mai multe matriţe E de vulcanizare, fiecare compusă dintr-o semimatriţă 35 şi o semimatriţă 36.

Conceptul de presă de vulcanizat mecanică cu un singur şurub poate fi apreciat ca fiind în parte „invenţie spontană”1 şi în parte „invenţie stimulată”. Una sau câteva variante ale invenţiei au fost optime sau realizabile. Restul ideilor au rămas în subconştient şi, apelând şi la cunoştinţe noi, pot fi utilizate ulterior în relaţie cu alte idei sau cu alte probleme.

Având ca referinţă schema cinematică a presei de vulcanizat mecanică cu un singur şurub, originală, s-a întocmit documentaţia necesară pentru obţinerea protecţiei prin brevet de invenţie2.

3.8. Prese de vulcanizat mecanice - variante. Descriere şi analiza procesului de creaţie

tehnică Pe parcursul procesului de creaţie tehnică al preselor de vulcanizat mecanice s-au utilizat

tehnici şi metode de creaţie tehnică pentru obţinerea de idei originale şi pentru conceperea unor noi soluţii. S-au identificat răspunsuri la întrebările formulate în etapele de creaţie tehnică şi s-au elaborat mai multe variante constructive de prese de vulcanizat mecanice.

S-au avut în vedere ca fiind posibile şi chiar necesare trei direcţii majore de acţiune: - realizarea de prese de vulcanizat mecanice cu platane de lungime mare; - realizarea de prese de vulcanizat mecanice cu sensibilitate mult crescută de reglare a

presiunii (forţei) de vulcanizare; - realizarea de prese de vulcanizat mecanice ”moderne”, cu comandă numerică.

3.8.1. Prese de vulcanizat mecanice cu două şuruburi

Majoritatea preselor de vulcanizat au platane de arie relativ redusă, dar suficientă pentru aplicaţiile curente. Există şi cazuri practice care necesită arie crescută a platanelor, în special în ceea ce priveşte lungimea acestora. În astfel de cazuri la presele de vulcanizat hidraulice se practică antrenarea prin două (sau mai multe) motoare hidraulice liniare, pentru a evita dificultăţi de ghidare şi deplasare a platanelor şi pentru a asigura distribuirea suficient de uniformă a forţei.

Un obiectiv al cercetărilor a fost de a oferi o alternativă la presele hidraulice de vulcanizat cu platane de dimensiuni mari. Prin similitudine cu presele hidraulice cu platane de lungime mare, dar şi cu presele mecanice cu două manivele, s-a conturat ideea realizării unei prese de vulcanizat mecanică cu platane de lungime crescută, acţionată prin intermediul a două şuruburi, soluţie ce elimină dificultăţile de ghidare a platanelor. Se conservă un principiu constructiv şi funcţional şi se păstrează toate avantajele identificate la presele de vulcanizat mecanice cu un singur şurub.

Schema cinematică de principiu, figura 3.12, conservă structura adoptată pentru prima presă de vulcanizat mecanică concepută şi direcţionează cercetarea către o soluţie cinematică şi constructivă în deplin acord cu cea corespunzătoare presei de vulcanizat mecanică cu un singur şurub.

Figura 3.12. Schema structurală a presei de vulcanizat, mecanice cu două şuruburi3

1 Stănciulescu, T., D., Belous, V., Moraru, I., “Tratat de creatologie”, Editura Performantica, Iaşi, 1998 2 Cioară, R., Pöllner, C., “Presă de vulcanizat, mecanică” , Cerere de brevet de invenţie RO A/01396/, 2010 3 Pöllner, C., “Mechanical vulcanizing press with numerical control”, The 16th International Conference ModTech Modern



25

Lanţurile cinematice destinate realizării mişcărilor de translaţie rapidă, de închidere / deschidere a platanelor, şi lentă, de reglare a forţei de presare, au aceeaşi structură: motoare electrice (M1, M2), cuplaje (C1, C2), reductoare de turaţie (R1, R2), inversoare de sens (INV1, INV2) şi angrenaje melc – roată melcată (cu rapoartele de transmitere i1 şi i2), funcţiile acestora putând fi preluate de motoarele electrice de antrenare. Fiecare dintre cele două lanţuri cinematice antrenează sincron două mecanisme şurub-piuliţă (MT1, MT2), identice, care asigură translaţia unui acelaşi element executor final (E).

O primă soluţie de presă mecanică de vulcanizat cu două şuruburi, figura 3.13, a rezultat simplu, prin „multiplicarea” presei cu un singur şurub. Se poate afirma că s-a utilizat, cel puţin parţial, combinarea obiectului creaţiei cu el însuşi1.

Figura 3.13. Schema cinematică a presei de vulcanizat mecanică cu două şuruburi2, în variantă I de realizare

În această variantă de realizare, presa de vulcanizat mecanică cu două şuruburi3 are în

structură două sisteme de antrenare, A şi B, ca şi presa de vulcanizat mecanică cu un singur şurub. Acestea funcţionează alternativ şi discontinuu, şi antrenează în mişcare de translaţie, însoţită sau nu de mişcare de rotaţie, doi arbori 10, identici.

Sistemul de antrenare A, principal, este compus dintr-un motor electric 12, opţional o transmisie cu curele, formată dintr-o roată de curea 13, una sau mai multe curele 14 şi încă o roată de curea 15, un cuplaj 16, opţional un reductor 17 de turaţie, şi două angrenaje melc 18 – roată melcată 19 identice.

Sistemul A de antrenare, principal, acţionează simultan şi sincron două angrenaje melc 18 – roată melcată 19 identice, arborii celor doi melci 18 fiind legaţi printr-un cuplaj 21.

Sistemul de antrenare B, secundar, este compus dintr-un motor electric 22, opţional o transmisie cu curele, un cuplaj 26, opţional un reductor 27 de turaţie, şi alte două angrenaje melc 28 – roată melcată 29 identice. Alezajul roţilor melcate 29 este canelat, pentru a putea forma cuplă de translaţie, cu transmitere de moment de torsiune, cu zonele a canelate ale arborilor 10.

1 Belous, V., “Inventica”, Editura Gh. Asachi, Iaşi, 1992, ISBN 973-95650-0-X 2 Pöllner, C., Cioară, R., “Presă de vulcanizat, mecanică” , Cerere de brevet de invenţie RO A/00281/ 31.03.2011 3 Pöllner, C., “Structure and operation of a double screw mechanical vulcanizing press”, The 15th International Conference

ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă-Chişinău, Republica Moldova, vol. II, p. 881-884, Editura ModTech, Iaşi, 25-27 mai 2011, ISSN 2066-6736


26

Sistemul B de antrenare, secundar, acţionează simultan şi sincron alte două angrenaje melc 28 – roată melcată 29 identice. Şi în acest caz arborii celor doi melci 28 sunt legaţi prin cuplaj 30.

Axele melcilor 18, coaxiale, sunt paralele cu planul axelor roţilor melcate 19. Similar, axele melcilor 28, de asemenea coaxiale, sunt paralele cu planul axelor roţilor melcate 29.

Un singur senzor 41 de forţă sau un singur sistem 42 sesizor de forţă este capabil să măsoare cu suficientă acurateţe trei valori ale forţei, toate reglabile şi prereglate, una minimă, una maximă şi una intermediară.

Analiza (critică a) acestei soluţii a condus la identificarea a încă două alte variante de realizare. S-au utilizat deliberat anumite tehnici şi metode de creaţie tehnică. S-a făcut apel la diverse întrebări specifice. Unele întrebări nu au condus la nici o soluţie.

Noile soluţii tehnice stimulate au fost obţinute în urma unor formulări logice a temei de creaţie tehnică, a folosirii tehnicilor şi metodelor logico-intuitive şi prin colaborarea eficientă dintre conştient şi subconştient pe parcursul unor perioade de incubaţie şi a iluminării1 corespunzătoare. Principalele tehnici de creaţie care s-au utilizat la conceperea preselor de vulcanizat cu două şuruburi au fost: analogia apropiată, inversia, combinarea, modificarea-ameliorarea-dezvoltarea.

O variantă de realizare a presei de vulcanizat mecanică cu două şuruburi a fost obţinută în mod explicit în urma utilizării inversiei, ca răspuns la întrebarea „cele două şuruburi trebuie să se rotească în acelaşi sens sau se pot roti şi în sensuri inverse?”. Rotirea în sensuri diferite a celor două şuruburi presupune fie sensuri diferite ale elicelor melcilor 18, fie amplasarea lor diferită faţă de roţile melcate pe care le antrenează.

Primul caz nu determină nici o schimbare la nivelul schemei cinematice, dar impune ca filetele celor două şuruburi să aibă, la rândul lor, sensuri diferite.

Cel de-al doilea caz presupune amplasarea axei melcilor „în diagonală” faţă de cele două roţi melcate. Aceasta este, în esenţă, particularitatea prin care varianta II de presă de vulcanizat mecanică cu două şuruburi, figura 3.14, se diferenţiază de prima variantă.

Şi în această variantă de realizare presa de vulcanizat mecanică cu două şuruburi are în compunere sistemele de antrenare A şi B care funcţionează alternativ şi discontinuu şi antrenează în mişcare de translaţie, însoţită sau nu de mişcare de rotaţie, doi arbori-şurub 10 şi 11, cu filete de acelaşi pas, dar diferite ca sens.

Sistemul A de antrenare, principal, acţionează simultan şi sincron două angrenaje melc 18 – roată melcată 19 sau 20, diferite, arborii celor doi melci 18 fiind legaţi printr-un cuplaj 21.

Sistemul B de antrenare, secundar, acţionează simultan şi sincron alte două angrenaje melc 28 – roată melcată 29, identice, arborii celor doi melci 28 fiind legaţi printr-un cuplaj 30.

Axele melcilor 18 intersectează planul axelor roţilor melcate 19 şi 20. Similar, axele melcilor 28 intersectează planul axelor roţilor melcate 29.

În cazul presei de vulcanizat mecanice cu două şuruburi o condiţie esenţială la montaj2 este ca platanul inferior să fie orizontal.

Montajul corect al celor două şuruburi şi al elementelor care le antrenează presupune soluţii constructive adecvate şi trebuie să ţină cont de următoarele:

- poziţia axială a celor două şuruburi să fie identică; - poziţiile unghiulare ale celor două şuruburi sunt cel mai probabil diferite; - poziţiile axiale ale roţilor melcate sunt precis definite; - poziţiile axiale ale arborilor melcaţi pot fi reglate; - arborii melcaţi trebuie legaţi prin cuplaje axiale.

1 Pöllner, C., “Demersuri creative privind presele de vulcanizat mecanice / Creative approaches concerning mechanical

vulcanizing presses”, (bilingv), Revista RECENT, vol. 12, nr. 2(32), p. 145 – 152, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2011, ISSN 1582-0246

2 Pöllner, C., “Structure and operation of a double screw mechanical vulcanizing press”, The 15th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă-Chişinău, Republica Moldova, vol. II, p. 881-884, Editura ModTech, Iaşi, 25-27 mai 2011, ISSN 2066-6736


27

Figura 3.14. Schemă cinematică a presei de vulcanizat mecanică cu două şuruburi1, în varianta II de realizare

O a treia variantă de realizare a presei de vulcanizat mecanică cu două şuruburi a fost

obţinută aplicând demersul euristic „modificare prin eliminare”, ca răspuns la întrebările „ce se poate elimina?” şi „ ce se poate suprapune?” (dar fără a afecta structura generală şi modul de funcţionare al maşinii). Căutarea în această direcţie nu a constituit un simplu exerciţiu de creaţie, de explorare a unei posibilităţi, ci s-a căutat o soluţie la problema „dacă lungimea platanelor nu este prea mare, ce trebuie făcut în cazul în care roţile melcate sunt foarte apropiate?”.

O soluţie viabilă găsită – varianta III de presă de vulcanizat mecanică – a fost aceea de a utiliza, pentru fiecare dintre cele două lanţuri cinematice ale presei cu două şuruburi, angrenaje melc – roată melcată antrenate de un acelaşi melc, figura 3.15. Evident, melcul este tangent la cele două roţi melcate şi le antrenează simultan în sensuri inverse. Această particularitate impune ca sensurile filetelor arborilor-şurub să fie diferite pentru ca platanul antrenat direct al presei să se translateze paralel cu el însuşi.

Principiul constructiv şi funcţional original ce caracterizează presele de vulcanizat mecanice cu şurub concepute se conservă şi la această variantă.

Presa de vulcanizat mecanică cu două şuruburi, în varianta III de realizare, se compune din sistemele A şi B de antrenare care funcţionează alternativ şi discontinuu şi antrenează în mişcare de translaţie, însoţită sau nu de mişcare de rotaţie, doi arbori 10 şi 11, diferiţi prin sensurile filetelor c şi d ale acestora.

Sistemul de antrenare A, principal, acţionează un singur melc 18 care angrenează simultan cu două roţi melcate 19 şi 20. Acestea diferă prin sensurile e şi f ale filetelor alezajelor lor, pentru a putea forma mecanisme şurub-piuliţă cu zonele c şi d filetate ale arborilor 10 şi 11.

1 Pöllner, C., Cioară, R., “Presă de vulcanizat, mecanică” , Cerere de brevet de invenţie RO A/00281/ 31.03.2011


28

Sistemul de antrenare B, secundar, acţionează un singur melc 28 care angrenează simultan cu două roţi melcate 29 identice, cu alezaj canelat.

Toate cele trei variante de prese de vulcanizat mecanice cu două şuruburi fac obiectul unei cereri de brevet de invenţie1, solicitant fiind Universitatea Transilvania din Braşov.

Figura 3.15. Schema cinematică a presei de vulcanizat mecanică cu două şuruburi2, în varianta III de realizare

3.8.2. Prese de vulcanizat mecanice cu şurub şi mecanism cu genunchi

S-a pus deja în evidenţă faptul că pentru a diferenţia vitezele de deplasare ale platanelor corespunzătoare diferitelor faze ale ciclului cinematic se impune prezenţa a două lanţuri cinematice, complet distincte sau nu, unul pentru realizarea mişcării rapide şi unul pentru realizarea mişcării lente.

În ceea ce priveşte presele de vulcanizat mecanice cu două lanţuri cinematice complet distincte pentru antrenarea platanelor este foarte important a selecta cel mai adecvat mecanism de transformare atât pentru lanţul cinematic ce asigură deplasarea rapidă, cât mai ales pentru lanţul cinematic ce asigură deplasarea lentă.

Mecanismul şurub-piuliţă constituie o bună soluţie pentru lanţul cinematic destinat antrenării cu viteză crescută a platanelor.

Pentru lanţul cinematic destinat antrenării cu viteză redusă a platanelor se poate lua în considerare un singur mecanism de transformare, aşa cum de principiu se sugerează în figura 3.6, sau un mecanism mai complex, compus din două sau mai multe mecanisme de transformare, înseriate. Acestea trebuie să satisfacă cerinţele de funcţionare ale unei prese de vulcanizat, cerinţe precizate deja. Se reţin ca foarte importante posibilitatea de a staţiona timp îndelungat sub sarcină, curse care să nu presupună poziţii extreme anume, să asigure rapoarte de transfer cu valori mici şi de preferinţă constante. 1 Pöllner, C., Cioară, R., “Presă de vulcanizat, mecanică” , Cerere de brevet de invenţie RO A/00281/ 31.03.2011 2 idem


29

Prin similitudine cu presele cu genunchi, cărora le sunt specifice sarcini mari şi viteze de deplasare mici sub sarcină a culisorului, s-a reţinut ca fiind posibil de utilizat un mecanism de tipul celui cu genunchi, însă obligatoriu în combinaţie şi cu un alt mecanism de transformare, cu autoblocare, fără autoîntoarcere şi fără poziţii extreme anume. Aceste ultime cerinţe sunt complet îndeplinite de mecanismul şurub-piuliţă.

Făcând apel la unele tehnici1, 2 şi metode specifice inventicii s-a identificat posibilitatea combinării mecanismului şurub-piuliţă cu mecanismul cu genunchi şi utilizării acestui mecanism combinat ca mecanism de transformare integrat în lanţul cinematic principal destinat antrenării cu viteză mică a platanelor unei prese de vulcanizat mecanică, figura 3.16, denumită „cu şurub şi mecanism cu genunchi” 3.

Figura 3.16. Schema structurală a presei de vulcanizat mecanice cu şurub şi mecanism cu genunchi4 Principalele avantaje pe care le prezintă această nouă presă de vulcanizat mecanică sunt:

- are lanţuri cinematice complet distincte pentru a realiza cele două faze de funcţionare ale presei, de deplasare rapidă a platanelor şi de deplasare fină a acestora în vederea reglării forţei de presare;

- reglare foarte fină a forţei de presare, raportată la rotaţia şurubului antrenor, consecinţă a utilizării unui mecanism combinat, şurub-piuliţă şi cu genunchi, ca mecanism de transformare a mişcării de rotaţie a şurubului antrenor în mişcare de translaţie a platanului inferior;

- solicitare redusă în lanţul cinematic pentru reglarea forţei, caracteristică dată de prezenţa mecanismului cu genunchi.

Lanţurile cinematice principal şi secundar ale presei de vulcanizat mecanică „cu şurub şi mecanism cu genunchi” au o structură în complet acord cu celelalte prese de vulcanizat mecanice concepute (şi prezentate anterior), fiind evident că se conservă un acelaşi principiu constructiv şi funcţional: - lanţul cinematic secundar, cel care asigură deplasările rapide ale platanelor, are în compunere un

motor electric (M1), un cuplaj (C1), un reductor de turaţie (R1), un angrenaj melc – roată melcată (cu raport de demultiplicare i1), un mecanism de transformare şurub-piuliţă (MT1) şi un element executor final (E1);

- lanţul cinematic principal, cel care asigură deplasările lente ale platanelor, se compune dintr-un motor electric (M2), un cuplaj (C2), un reductor de turaţie (R2), un angrenaj melc – roată melcată (cu raport de demultiplicare i2), un mecanism de transformare a mişcării de rotaţie în

1 Belous, V., Plăhteanu, B., “Fundamentele creaţiei tehnice”, Editura Performantica, Iaşi, 2005, ISBN 973-730-138-2 2 Stănciulescu, T., D., Belous, V., Moraru, I., “Tratat de creatologie”, Editura Performantica, Iaşi, 1998 3 Pöllner, C., Răceu, R., “New mechanical vulcanizing presses with screw”, The 9-th International Conference on Challenges in

Higher Education and Research in the 21-st Century, Sozopol, Bulgaria, p. 206-209, Editura Heron Press, Sofia, 5-8 iunie 2011, ISBN 978-954-580-308-6

4 Pöllner, C., “Mechanical vulcanizing press with numerical control”, The 16th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Sinaia, România, vol. II, p. 769-773, Editura ModTech, Iaşi, 24-26 mai 2012, ISSN 2069-6736


30

mişcare de translaţie combinat care asigură o creştere semnificativă a sensibilităţii de reglare a forţei de presare – format din două mecanisme înseriate, un mecanism şurub-piuliţă (MT21) şi un mecanism cu genunchi (MT22) – şi un element executor final (E2).

O schemă cinematică a presei de vulcanizat mecanice cu şurub şi mecanism cu genunchi, figura 3.17, s-a obţinut prin detalierea adecvată a schemei structurale din figura 3.16.

Figura 3.17. Schema cinematică a presei de vulcanizat, mecanice cu şurub şi mecanism cu genunchi1, 2 Presa de vulcanizat mecanică cu şurub şi mecanism cu genunchi se compune dintr-un

sistem A de acţionare secundar, un sistem B de acţionare principal, ce conţine şi un mecanism cu genunchi C, şi una sau mai multe matriţe D de vulcanizare.

Sistemul A de acţionare secundar este compus dintr-un angrenaj melc 16 – roată melcată 17, un şurub 18 şi o sanie 19, care se deplasează de-a lungul unor ghidaje 20. Şurubul 18 este solidar cu sania 19. Roata melcată 17 este lăgăruită radial şi axial faţă de batiul 1, fiind amplasată coaxial cu şurubul 18. Roata melcată 17 este prevăzută cu un alezaj filetat a, coaxial cu axa roţii melcate, astfel încât formează cu zona b filetată a şurubului 18 un mecanism şurub-piuliţă.

Sistemul B de acţionare principal este compus dintr-un angrenaj melc 28 – roată melcată 29, şi un mecanism C cu genunchi. Angrenajul melc 28 – roată melcată 29 este montat într-o carcasă 31, care este solidară cu sania 19 antrenată de sistemul de acţionare secundar A.

Mecanismul C cu genunchi este compus dintr-un şurub 32, prevăzut cu o zonă c filetată, o bară 33 balansier, o bară 34 de presiune şi un corp 35. Şurubul 32 se solidarizează cu roata melcată 29. Corpul 35 este prevăzut în planul său median transversal cu un alezaj d filetat şi formează cu zona c filetată a şurubului 32 un mecanism şurub-piuliţă. Bara 34 de presiune antrenează platanul 6, inferior, legătura cinematică dintre acestea fiind o cuplă cilindrică de rotaţie. 1 Pöllner, C., “Demersuri creative privind presele de vulcanizat mecanice / Creative approaches concerning mechanical


2 Pöllner, C., Răceu, R., “New mechanical vulcanizing presses with screw”, The 9-th International Conference on Challenges in Higher Education and Research in the 21-st Century, Sozopol, Bulgaria, p. 206-209, Editura Heron Press, Sofia, 5-8 iunie 2011, ISBN 978-954-580-308-6


31

Mecanismul C cu genunchi poate acţiona prin tragere, caz în care unghiul dintre bara 33 balansier şi şurubul 32 este întotdeauna mai mic de 90°, sau prin împingere, caz în care unghiul dintre bara 33 balansier şi şurubul 32 este întotdeauna mai mare de 90°.

În timpul funcţionării sistemului de acţionare B, principal, sania 19 este în staţionare. Ca urmare a rotaţiei roţii – melcate 29 este antrenat în mişcare de rotaţie şurubul 32,

nedeplasabil axial. Acesta formează cuplă cu piuliţa 35, nerotitoare, al cărei corp este şi ax pentru articulaţia genunchiului mecanismului C. Translaţia piuliţei de-a lungul şurubului determină oscilaţia barei balansier 33 şi a barei de presiune 34, ceea ce are ca efect translaţia platanului inferior 6. Un efect conex este oscilarea axei şurubului 32, mişcare care a impus ca întreaga carcasă 31, împreună cu tot lanţul cinematic principal cuprins între motorul 21 şi melcul 28, să poată executa o mişcare de oscilaţie faţă de un lagăr fix raportat la sania 19.

Asigurarea desmodromiei necesare1 a fost insuficient rezolvată într-o primă parte a cercetării, soluţia iniţială fiind aceea de a asigura roţii-melcate 29 un lagăr sferic faţă de carcasa 31.

Ca urmare a analizei critice a soluţiei găsită şi apelând în continuare la metode de creaţie tehnică, s-a identificat şi o altă variantă constructivă de presă de vulcanizat mecanică cu şurub şi mecanism cu genunchi, figura 3.18.

Figura 3.18. Schema cinematică a presei mecanice de vulcanizat cu şurub şi mecanism cu genunchi2, 3, varianta II

1 Dudiţă, F., Diaconescu, D., “Optimizarea structurală a mecanismelor”, Editura Tehnică, Bucureşti, 1987 2 Pöllner, C., “Demersuri creative privind presele de vulcanizat mecanice / Creative approaches concerning mechanical




32

Rezultatul pozitiv s-a obţinut folosind tehnica inversiei. S-au pus întrebările „de ce şurubul să fie solidar cu roata melcată?” şi „de ce şurubul să fie rotitor?”. Nu se poate şi altfel?

Soluţia găsită, una perfect viabilă, a fost aceea de a solidariza şurubul 32 cu corpul 45 al articulaţiei mecanismului cu genunchi, piuliţa devenind obligatoriu rotitoare şi solidară cu roata – melcată 30.

În variantă II de realizare, presa de vulcanizat mecanică, cu şurub şi mecanism cu genunchi, se compune dintr-un sistem de acţionare A secundar, un sistem de acţionare E principal, ce conţine şi un mecanism F cu genunchi, şi una sau mai multe matriţe D de vulcanizare.

Sistemul A de acţionare secundar este identic cu cel similar de la varianta I. Sistemul E de acţionare principal este compus dintr-un angrenaj melc 28 – roată melcată

30, şi un mecanism F cu genunchi. Angrenajul melc 28 – roată melcată 30 este montat într-o carcasă 31, care este solidară cu sania 19.

Mecanismul F cu genunchi este compus dintr-un şurub 32, prevăzut cu o zonă filetată c, o bară 33 balansier, o bară 34 de presiune şi un corp 45. Şurubul 32 se solidarizează cu corpul 45. Roata melcată 30 este prevăzută cu un alezaj e filetat şi formează cu zona c filetată a şurubului 32 un mecanism şurub-piuliţă. Bara 34 de presiune antrenează platanul 6, inferior, legătura cinematică dintre acestea fiind o cuplă cilindrică de rotaţie.

Mecanismul F cu genunchi poate acţiona prin tragere, caz în care unghiul dintre bara 33 balansier şi şurubul 32 este întotdeauna mai mic de 90°, sau prin împingere, caz în care unghiul dintre bara 33 balansier şi şurubul 32 este întotdeauna mai mare de 90°.

3.8.3. Prese de vulcanizat cu comandă numerică

Orice maşină-unealtă1 clasică se poate transforma în maşină cu comandă numerică2, 3, în particular şi presele de vulcanizat mecanice.

La o maşină-uneltă cu comandă numerică4 structura lanţurilor cinematice se simplifică prin eliminarea / simplificarea unor mecanisme sau grupe de mecanisme. Funcţiile acestora sunt preluate de motoare electrice comandate numeric şi de către echipamentul de comandă numerică.

Având în vedere această posibilitate, o direcţie de acţiune în cadrul cercetărilor teoretice referitoare la conceperea de noi prese de vulcanizat a fost aceea de a „transforma” presele de vulcanizat mecanice originale concepute în unele similare, dar cu comandă numerică.

În figura 3.19 se prezintă o primă variantă de schemă structurală şi cinematică a unei prese de vulcanizat cu un singur şurub, cu comandă numerică. Aceasta are în structură două motoare electrice (M1, M2) comandate de echipamentul de comandă numerică (ECN), cuplaje (C1, C2), angrenaje melc – roată melcată (ce asigură rapoartele de transmitere i1, i2), un singur mecanism de transformare format din mecanism şurub-piuliţă (MT), un element executor final (E), un traductor de deplasare (T1) şi un traductor de forţă (T2).Traductorul de deplasare T1 măsoară direct deplasarea platanelor.

Echipamentul de comandă numerică comandă cele două motoare în conformitate cu programul pe care maşina trebuie să îl execute. Traductorii T1 şi T2 transmit către ECN, continuu sau la anumite intervale de timp, informaţii despre starea sistemului. Pe baza acestor informaţii şi în acord cu programul ce se execută, ECN comandă suplimentar motoarele electrice pentru a face corecţiile necesare şi pentru a readuce astfel şi a păstra sistemul la parametri optimi.

1 Botez, E., Moraru, V,. Minciu, C., Ispas, C., “Maşini-unelte”, Vol. I-II. Ediţia a II-a. Editura Tehnică, Bucureşti, 1977; 1978 2 Budău, G., “Comanda numerică a maşinilor-unelte”, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov 1995 3 Cioară, R., “Simplificarea structurii cinematice a maşinilor-unelte – cerinţă în sprijinul dezvoltării durabile / Simplifying the

kinematic structure of machine-tools – a requirement of sustainable development”, (bilingv), Revista RECENT, Vol. 10, Nr. 1(25), p. 18-27, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2009, ISSN 1582-0246

4 Cioară, R., “Type-Linkages for Machine-Tools”, Proceedings of the 15th International Conference Modern Technologies, Quality and Inovation, Iaşi-Chişinău-Belgrad, ModTech 2011, New Face of T.M.C.R., Vadul lui Vodă, Republica Moldova, Vol. I, p. 229-232, Editura ModTech, Iaşi, 2011, ISSN 2069-673645


33

Figura 3.19. Schema structurală şi cinematică a presei de vulcanizat cu comandă numerică1, cu un singur şurub. Varianta I

O altă variantă de schemă structurală şi cinematică pentru o presă de vulcanizat cu

comandă numerică, cu un singur şurub, se prezintă în figura 3.20.

Figura 3.20. Schema cinematică şi structurală a presei de vulcanizat cu comandă numerică2, cu un singur şurub. Varianta II



2 idem


34

În cazul variantei II se utilizează în locul traductorului de deplasare două traductoare de rotaţie (T11 şi T12), care măsoare indirect deplasarea platanelor. Acestea se amplasează pe roţile melcate ale lanţurilor cinematice principal şi secundar.

În mod similar cu presa de vulcanizat mecanică cu un singur şurub poate fi transformată în presă cu comandă numerică şi presa de vulcanizat mecanică cu două şuruburi, pentru oricare dintre variantele de realizare posibile puse în evidenţă şi descrise anterior. Din structura acesteia se elimină mecanismele de reglare, reductoarele şi transmisiile cu curele.

Un exemplu de schemă cinematică şi structurală a presei de vulcanizat mecanice cu comandă numerică, cu două şuruburi, pentru una din variante, se prezintă în figura 3.21.

Figura 3.21. Schema cinematică şi structurală a presei de vulcanizat cu comandă numerică1, cu două şuruburi

Observaţie. Este pusă în evidenţă soluţia cu un singur traductor de deplasare T1, care

măsoară direct deplasarea platanului superior indiferent dacă antrenarea platanelor se face de către sistemul de acţionare principal sau de către cel secundar. Este perfect viabilă şi soluţia cu două traductoare de rotaţie, unul asociat unei roţi – melcate 26 şi celălalt unei roţi – melcate 31.

Evident, şi presa de vulcanizat mecanică cu şurub şi mecanism cu genunchi se poate transforma în presă de vulcanizat cu comandă numerică.

În figura 3.22 se prezintă schema structurală şi cinematică a presei de vulcanizat cu comandă numerică, cu şurub şi mecanism cu genunchi, pentru una din variante.

Observaţia făcută anterior, referitoare la presa de vulcanizat cu două şuruburi, cu comandă numerică, este valabilă şi pentru presa cu şurub şi mecanism cu genunchi, cu comandă numerică. Sunt viabile atât soluţia cu un singur traductor de deplasare T1, cât şi soluţia cu două traductoare de rotaţie, unul asociat roţii – melcate 25 şi celălalt roţii – melcate 33.




35

Figura 3.22. Schemă cinematică şi structurală a presei de vulcanizat cu comandă numerică, cu şurub şi mecanism cu genunchi

3.9. Rezerve de creativitate

În acord cu schema cinematică de principiu din figura 3.5, este posibilă realizarea unei prese de vulcanizat mecanice cu un singur mecanism şurub-piuliţă şi un singur sistem de antrenare, principal, care asigură deplasarea platanelor cu viteză mică. Maşina poate fi realizată în câteva variante, în funcţie de modul de funcţionare al mecanismului şurub-piuliţă. Din punct de vedere cinematic şi constructiv rezultă o maşină mai simplă, deci mai ieftină, dar la care timpii auxiliari sunt mai mari. O asemenea maşină poate prezenta interes pentru procesele de vulcanizare de durată mare (la care ponderea timpilor auxiliari este mică), pentru cercetare şi lucrări de laborator, poate chiar pentru unele firme interesate de maşini mai ieftine, dar performante.

În conformitate cu schema cinematică de principiu din figura 3.7, se pot realiza şi prese de vulcanizat mecanice cu un singur mecanism şurub-piuliţă şi cu două sisteme de antrenare. Este o soluţie intermediară între o presă de vulcanizat mecanică cu un singur mecanism şurub-piuliţă şi un singur sistem de antrenare şi o presă de vulcanizat mecanică cu două mecanisme şurub-piuliţă şi două sisteme de antrenare.

În altă ordine de idei, toate presele de vulcanizat mecanice originale propuse şi descrise în prezentul capitol sunt cu antrenare din partea inferioară. Presele de vulcanizat hidraulice moderne sunt fie cu antrenare din partea inferioară, fie cu antrenare din partea superioară. În acord cu această stare de fapt, nu există nici un impediment în a realiza prese de vulcanizat mecanice de tipul celor originale propuse caracterizate de antrenare din partea superioară. Aceste soluţii corespund tehnicii inversiei şi se obţin ca răspuns imediat şi evident la una din întrebările specifice acestei tehnici de creaţie: „de ce de jos în sus şi nu invers, de sus în jos?”.

Există şi posibilitatea, însă exclusiv pentru prese de vulcanizat mecanice cu două sisteme de antrenare distincte, de tipul celor ce corespund schemei din figura 3.6 – aşa cum este presa de vulcanizat mecanică cu şurub şi mecanism cu genunchi, ca unul dintre sistemele de antrenare să acţioneze asupra platanului inferior, iar celălalt să acţioneze asupra platanului superior.


36

Evident, oricare dintre aceste posibile noi tipuri sau variante de prese de vulcanizat mecanice pot fi „transformate” în prese de vulcanizat mecanice cu comandă numerică.

Rezultă că în domeniul construcţiei preselor de vulcanizat mecanice există o importantă rezervă de creativitate, ideile enunţate anterior putând constitui direcţii de acţiune ulterioare în sensul conceperii unor noi prese de vulcanizat mecanice şi dezvoltării domeniului studiat.

Capitolul 4. MODEL DE DIMENSIONARE AL PRESELOR DE V ULCANIZAT,

MECANICE

4.1. Model de dimensionare pentru o presă de vulcanizat mecanică cu un singur şurub Proiectarea şi realizarea unui model experimental la scară redusă al preselor de vulcanizat

mecanice determină verificarea şi validarea conceptului teoretic atât la nivel de componente, cât şi la nivel de asamblare şi de funcţionare.

Caracteristicile generale care se au în vedere la proiectarea generală a preselor de vulcanizat mecanice sunt: tipul cauciucului; temperatura de vulcanizare a cauciucului; timpul de vulcanizare, care este dependent de volumul de material; sistemul de încălzire al platanelor, care nu este integrat în sistemul mecanic şi nu afectează structura de rezistenţă a maşinii.

Ca date de intrare pentru dimensionarea structurii mecanice a maşini se utilizează: - Fnec.max – forţa de presare necesară maximă (valoare normalizată); - npt – numărul de platane; - Hpmax, Hpmin – distanţele minime şi maxime dintre două platane vecine; - vgol, vsarcină – viteza de deplasare a platanelor la mersul în gol şi la mersul în sarcină; - ηTgol, ηTsarcină – randamentul total al lanţurilor cinematice de acţionare a maşinii la mersul în

gol şi la mersul în sarcină. O schemă logică generală de calcul a preselor de vulcanizat mecanice cu un singur şurub se

prezintă în figura 4.1.

Figura 4.1. Schemă logică generală de calcul a preselor de vulcanizat mecanice cu un singur şurub1

1 Pöllner, C., Răceu, R., “Stages of designing mechanical vulcanized presses”, The 16th International Conference ModTech

Modern Technologies, Quality and Innovation, Sinaia, România, vol. II, p. 765-768, Editura ModTech, Iaşi, 24-26 mai 2012, ISSN 2069-6736


37

Organele de maşină specifice preselor de vulcanizat mecanice sunt arborele-şurub şi roţile melcate. Arborele-şurub este format dintr-o zonă filetată, o zonă canelată şi un cap parţial sferic ce formează cu platanul inferior o cuplă de tip crapodină. Roţile melcate sunt prevăzute, după caz, fie cu alezaj filetat, fie cu alezaj canelat.

La elaborarea schemei logice generale de dimensionare a preselor de vulcanizat s-a mai avut în vedere calculul batiului, al coloanelor de ghidare, al asamblărilor filetate, alegerea motoarelor, calculul reductoarelor, calculul transmisiilor prin curele, calculul cuplajelor şi calculul arcurilor cilindrice de compresiune.

4.4. Concluzii

Oricare dintre presele de vulcanizat mecanice concepute inovativ în cadrul elaborării prezentei teze de doctorat sunt compuse din organe de maşină şi subansambluri a căror modalitate de dimensionare sau alegere este în sine cunoscută.

Particularităţile constructive şi de funcţionare ale preselor de vulcanizat mecanice elaborate generează interdependenţe între dimensiunile şi/sau caracteristicile unora dintre elemente care se reflectă în modul specific de dimensionare a lor.

Ţinând cont de aceste aspecte s-a elaborat un model general de dimensionare pentru prese de vulcanizat mecanice, cu şurub, completat cu sub-modele adecvate pentru acele organe de maşină sau elemente care necesită o abordare particulară (arborele-şurub, piuliţa, canelura, crapodina, motoarele, roţile melcate). Sunt puse în evidenţă interdependenţele între dimensiunile / caracteristicile acestor elemente, care impun unele ciclări sau restricţii. Se subliniază că:

- diametrul de fund al filetului arborelui-şurub trebuie să fie mai mare decât diametrul exterior al canelurii acestuia;

- diametrul exterior al crapodinei trebuie să fie mai mare decât diametrul nominal al filetului arborelui-şurub;

- diametrul de fund al danturii roţii melcate integrată în structura lanţului cinematic principal trebuie să fie sensibil mai mare decât diametrul nominal al filetului arborelui-şurub;

- diametrul de fund al danturii roţii melcate integrată în structura lanţului cinematic secundar trebuie să fie sensibil mai mare decât diametrul exterior al canelurii arborelui-şurub. Sunt puse în evidenţă şi particularităţile de abordare ce se impun la dimensionarea

preselor de vulcanizat mecanice cu două şuruburi. Pentru presele de vulcanizat mecanice „cu şurub şi mecanism cu genunchi” este prezentată

doar procedura de dimensionare a mecanismului cu genunchi, celelalte elemente caracteristice regăsindu-se la presele de vulcanizat mecanice cu un singur şurub.

Capitolul 5. STUDII ÎN MEDIU VIRTUAL PRIVIND PRESEL E DE VULCANIZAT

MECANICE DEZVOLTATE INOVATIV

5.1. Model virtual de presă de vulcanizat mecanică Pentru modelul virtual s-a luat ca referinţă presa de vulcanizat mecanică cu un singur

şurub, un concept original dezvoltat în cadrul activităţilor de cercetare desfăşurate pentru elaborarea prezentei teze de doctorat.

Modelul 3D virtual a fost elaborat în mediul de proiectare ProEngineer Wildfire 2.01, 2. Pentru modelul virtual s-au reţinut elementele caracteristice definitorii ale presei3. Ca

urmare acesta este unul simplificat în raport cu presa de vulcanizat mecanică avută ca referinţă.

1 http://www.ptc.com 2 Kelley, D., “Pro Engineer-Wildfire Instructor”, Editura McGraw-Hill, 2010, ISBN 9780073375359 3 Pöllner, C., Răceu, R., “A virtual environment modeling of the operation of a mechanical vulcanizing press”, The 15th

International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă-Chişinău, Republica Moldova, vol. II, p. 885-888, Editura ModTech, Iaşi, 25-27 mai 2011, ISSN 2066-6736


38

Modelul 3D virtual al presei de vulcanizat mecanică cu un singur şurub nu conţine reductoare, actuatoarelor modelului atribuindu-li-se turaţii nominale adecvate. Modelul virtual nu conţine nici cuplaje şi frâne1 specifice preselor, subansambluri relativ complexe în sine, a căror construcţie şi funcţionare este bine cunoscută şi îndelung validată în practică. Obiectivul cercetării nu vizează studiul construcţiei şi funcţionării acestor subansambluri, iar efortul pentru proiectarea şi integrarea lor în structura preselor de vulcanizat mecanice nu aduce contribuţii generale sau specifice la cunoaştere şi ca urmare nu se justifică.

Modelul 3D elaborat conţine în mod minimal structura de rezistenţă a maşinii, aceasta rezumându-se la coloanele modelului, cele care au şi rol de ghidaje ale platanelor.

5.1.1. Modelarea componentelor presei de vulcanizat mecanice cu un singur şurub

Generarea 3D a componentelor s-a realizat în mediul avansat de proiectare ProEngineer Wildfire 2.0, utilizând diverse facilităţi ale acestuia2, 3.

Specifice unei prese de vulcanizat mecanice sunt arborele-şurub, arborii melcaţi, roţile melcate prevăzute cu alezaj filetat sau canelat, după caz, platanele, semi-matriţele şi coloanele de ghidare. La modelul virtual se impune şi prezenţa actuatorilor, motoare electrice, şi a unor transmisii (s-a optat pentru unele cu curea trapezoidală).

Axele şi planele asociate fiecărui component s-au stabilit având în vedere etapa asamblării lor pentru a forma modelul virtual.

În figura 5.1 se prezintă modelul 3D ale arborelui-şurub şi un detaliu al acestuia. Arborele-şurub are caracteristice o zonă canelată, o zonă filetată şi un cap semisferic destinat a forma o cuplă de tip crapodină cu platanul inferior al presei, cel direct antrenat în mişcare de translaţie.

Figura 5.1. Modelul 3D al arborelui-şurub4 şi detaliu al acestuia

În figura 5.2 este reprezentat arborele melcat A, cel care este parte a angrenajului melcat

inclus în sistemul de antrenare principal, sistem ce asigură deplasarea platanelor cu viteză mică.

1 Cioară, R., “Cuplaje şi frâne pentru maşini-unelte de prelucrat prin deformare. Calcul, proiectare, construcţie”, Editura Matrix

Rom, Bucureşti, 2005, ISBN 978-973-685-857-X 2 Tickoo, S., Maini, D., “Pro/Engineer Wildfire for Engineers & Designers”, Editura Wiley India Pvt. Ltd., 2006, ISBN

9788177226904 3 Rizza, R., “Getting started with Pro/ENGINEER Wildfire”, Editura Pearson / Prentice Hall, 2005, ISBN, 9780131464742 4 Pöllner, C., Răceu, R., “A virtual environment modeling of the operation of a mechanical vulcanizing press”, The 15th



39

Figura 5.2. Modelul 3D al arborelui melcat A al sistemului de antrenare principal1

În figura 5.3 este reprezentat arborele melcat B, cel care este parte a angrenajului melcat inclus în sistemul de antrenare secundar, sistem ce asigură deplasarea platanelor cu viteză mare.

Figura 5.3. Modelul 3D al arborelui melcat B al sistemului de antrenare secundar2

Arborele melcat A (integrat în lanţul cinematic principal, cel prin care se antrenează platanele cu viteză de translaţie redusă) formează angrenaj melcat cu roata melcată A, figura 5.4, raportul de demultiplicare fiind unul mediu, de 1:46.

Figura 5.4. Modelul 3D şi detaliu al roţii melcate A3, prevăzută cu alezaj filetat

Arborele melcat B (integrat în lanţul cinematic secundar, cel prin care se antrenează platanele cu viteză de translaţie crescută) formează angrenaj melcat cu roata melcată B, figura 5.5, raportul de demultiplicare fiind unul relativ redus, de 1:20.

Figura 5.5. Modelul 3D şi detaliu al roţii melcate B, prevăzută cu alezaj canelat4

5.1.4. Modelarea funcţionării Fiecare componentă s-a asamblat conform cu schema cinematică a presei de vulcanizat

mecanice cu un singur şurub5, respectând riguros natura cuplelor necesare executării mişcărilor de rotaţie sau de translaţie, după caz.

1 Pöllner, C., Răceu, R., “A virtual environment modeling of the operation of a mechanical vulcanizing press”, The 15th


2 idem 3 idem 4 idem 5 Cioară, R., Pöllner, C., “Presă de vulcanizat, mecanică” , Cerere de brevet de invenţie RO A/01396/, 2010


40

Din meniul principal Applications din modulul Standard se trece în modulul Mechanism unde se simulează cinematic mişcările reperelor modelului virtual al presei de vulcanizat mecanice.

În modelul virtual, legătura cinematică din angrenajul melc – roată melcată din lanţul cinematic principal, cel care asigură deplasarea platanelor cu viteză mică, se asigură cu comanda GearPair1 (figura 5.30), iar legătura cinematică similară corespunzătoare lanţului cinematic secundar se asigură cu comanda GearPair2 (figura 5.31).

Figura 5.30. Legătura cinematică a melcului A cu roata melcată A

Figura 5.31. Legătura cinematică a melcului B cu roata melcată B

În această etapă cuplelor cu mobilităţi de translaţie sau de rotaţie li se asociază motoare virtuale, ServoMotoare, care le antrenează. Servomotoarele se programează tabelar, în funcţie de legile de mişcare pe care trebuie să le execute reperele în cauză.

Legea de mişcare a platanului inferior, cel direct antrenat de către arborele-şurub, trebuie să fie în corespondenţă cu un ciclu de lucru al unei prese de vulcanizat.

Pentru mişcarea principală s-au luat în considerare mai multe cicluri de lucru, figura 5.32, punându-se în evidenţă una sau mai multe „perturbaţii” generate de procesul de vulcanizare, atât „pozitive”, cât şi „negative”.

Figura 5.32. Exemple de legi de mişcare teoretice pentru mişcarea principală

Pentru modelul virtual se ia în considerare un ciclu de lucru conform figurii 5.33, unde se identifică legea de mişcare teoretică asigurată de lanţul cinematic secundar B (linia roşie), legea de mişcare teoretică (cea mai simplă) asigurată de lanţul cinematic principal A (linia albastră), precum şi legea de mişcare cumulată.

Figura 5.33. Legea de mişcare teoretică a platanului inferior al modelului virtual


41

În acord cu ciclul de lucru adoptat rezultă legile de mişcare pentru ServoMotor1 şi respectiv ServoMotor2, prezentate grafic în figura 5.34.

Legea de mişcare cumulată rezultată pentru platanul inferior este prezentată în figura 5.35.

Figura 5.34. Legile de mişcare pentru ServoMotor1 şi ServoMotor21

Figura 5.35. Legea de mişcare cumulată pentru platanul inferior

După ce se parcurg etapele prezentate mai sus, se apelează meniul AnalysisDefinition

unde se setează tipul cinematic de funcţionare, timpul mişcării, timpul de pornire şi timpul de oprire al maşinii 2, 3.

Capitolul 6. CERCETĂRI ASUPRA UNUI MODEL EXPERIMENTAL DE PRES Ă DE

VULCANIZAT MECANIC Ă, CU ŞURUB

6.1. Structura mecanică a modelului experimental În dotarea laboratoarelor Catedrei de Inginerie Economică şi Sisteme de Producţie, din

cadrul Facultatăţii de Inginerie Tehnologică şi Management Industrial a Universităţii Transilvania din Braşov, în cadrul căreia s-a desfăşurat întreaga activitate de cercetare asociată prezentei teze de doctorat, s-a identificat un echipament a cărui construcţie şi dotare au fost în mare măsură compatibile cu cerinţele modelului experimental de presă de vulcanizat mecanică cu şurub. În compunerea sa, figura 6.1, se identifică un motor electric (trifazat, ASI 100L-28-8, cu patru perechi de poli, de putere NM = 1,1 kW şi turaţie nominală nM = 705 rot/min), un cuplaj elastic cu bolţuri, coaxial, un reductor melcat într-o treaptă, cu raport de transmitere (demultiplicare) 1:63, un mecanism şurub-piuliţă cu bile, cu pas pS = 12 mm, două coloane de ghidare şi un platan mobil solidar cu piuliţa, ghidat de cele două coloane. Structura de rezistenţă 1 Pöllner, C., Răceu, R., “A virtual environment modeling of the operation of a mechanical vulcanizing press”, The 15th


2 idem 3 Răceu, R., Pöllner, C., “A virtual environment modeling of the operation of an equatorial spatial spherical hypocycloid

automatic machine”, The 15th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă-Chişinău, Republica Moldova, vol. II, p. 909-912, Editura ModTech, Iaşi, 25-27 Mai 2011, ISSN 2066-6736


42

este formată dintr-un batiu, amplasat în partea inferioară şi realizat în construcţie sudată din profile laminate, o placă fixă inferioară, solidară cu batiul, patru coloane şi o placă superioară susţinută de coloane şi fixată faţă de acestea prin piuliţe.

Şurubul echipamentului este lăgăruit axial şi radial faţă de cele două plăci ale structurii de rezistenţă, prin rulmenţi radial-axiali cu role conice. Lagărul inferior este lubrifiat cu ulei, debitat continuu de o pompă cu roţi dinţate. Echipamentul este completat de un sistem electric de comandă.

Figura 6.1. Echipamentul recuperat în vederea realizării modelului experimental.

Starea iniţială La modelul experimental forţa rezistentă este dată de un arc cilindric de compresiune1,

asamblat presolicitat, figura 6.4. Acesta are 4 spire active, pasul arcului nesolicitat t = 77,5 mm, diametru mediu de înfăşurare Dm = 147,5 mm, diametrul spirei d = 12,5 mm şi înălţimea totală, în stare liberă, H0 = 350 mm. Ca urmare constanta arcului este k = 15,2 N/mm.

Forţa rezistentă a arcului se substituie forţei rezistentă generată de procesul de vulcanizare. În acelaşi timp, arcul este integrat în sistemul de măsurare şi de reglare a forţei rezistente. Măsurarea forţei rezistente se face indirect prin măsurarea deformaţiei elastice a arcului.

Figura 6.4. Arcul cilindric de compresiune al modelului experimental, înainte şi după pretensionare

1 Notă. Este corect a preciza că şi arcul este unul „recuperat”, provenind de la sistemul de suspensie al unui automobil.


43

Sistemul de măsurare a săgeţii arcului cuprinde un cap de citire incremental şi o bandă gradată, figura 6.5, ambele provenind de la o imprimantă HP DeskJet. Banda are 60 gradaţii per 2,54 mm. Ca urmare sistemul de măsurare asigură o precizie teoretică de poziţionare de 42,3 µm, echivalentă cu o precizie teoretică de reglare a forţei de 0,643 N.

Capul de citire este mobil, solidar cu platanul modelului experimental printr-o piesă intermediară, figura 6.5, prevăzută cu două canale. Acestea permit poziţionarea piesei intermediare astfel încât banda gradată să treacă prin fanta capului de citire fără a exista contact între acestea.

Figura 6.5. Capul de citire şi banda gradată, părţi ale sistemului de măsurare a forţei

Montajul benzii gradate faţă de structura de rezistenţă a modelului experimental s-a

realizat cu ajutorul unor alte două piese intermediare, figura 6.6, una superioară şi una inferioară.

a) b)

Figura 6.6. Piesele intermediare superioară (a) şi inferioară (b) destinate fixării benzii gradate Ambele piese intermediare au fost fixate prin şuruburi pe o bandă rigidă solidară cu

structura de rezistenţă a modelului experimental. Capătul inferior al benzii gradate este fixat faţă de piesa intermediară inferioară prin

strângere, utilizând două şuruburi şi o mică plăcuţă de apăsare, figura 6.6 b. Capătul superior al benzii gradate este fixat faţă de piesa intermediară superioară prin

intermediul unei lamele elastice, figura 6.6 a. La rândul ei, aceasta este fixată de piesa intermediară superioară prin strângere, utilizând un şurub şi o plăcuţă de apăsare. Lamela elastică poate glisa în lungul unui canal practicat în piesa intermediară superioară, înclinat la 45°, astfel încât să se asigure benzii gradate poziţia verticală necesară, paralelă cu axele coloanelor de ghidare şi implicit cu direcţia de translaţie a platanului mobil, deci şi a capului de citire.

Prin lamela elastică se asigură întinderea benzii gradate, printr-o uşoară tensionare a ei.

Capul de citire

Banda gradată

Piesă intermediară


44

Poziţia de „punct mort inferior” a platanului se asigură din comanda electrică a modelului experimental. Pentru aceasta sunt prevăzute, figura 6.7 o camă de impuls, solidară cu banda rigidă a modelului, şi un micro-limitator de cursă, fixat prin şuruburi pe aceeaşi placă intermediară pe care este fixat şi capul de citire. Poziţia de „punct mort inferior” a platanului nu este una desmodromă, ci una comandată software prin programatorul modelului experimental.

Figura 6.7. Cama de impuls şi microîntreruptorul modelului experimental

În legătură cu componenţa modelului experimental trebuie făcută o precizare importantă. O presă de vulcanizat are două platane sau mai multe, caz în care sunt prezente şi platane

intermediare. În acord cu aceasta sunt concepute şi presele de vulcanizat mecanice elaborate pe parcursul cercetărilor teoretice desfăşurate în cadrul prezentei teze de doctorat.

În aparent dezacord cu aceasta, modelul experimental de presă de vulcanizat mecanică are un singur platan. Proiectul iniţial prevedea două platane, numărul minim identificat la presele de vulcanizat, unul inferior, mobil, antrenat direct de mecanismul şurub-piuliţă, şi unul superior, de asemenea mobil, antrenat începând cu un moment dat de către platanul inferior, deplasării sale opunându-i-se un arc cilindric de compresiune. Pe platanele inferior şi superior erau prevăzute a se amplasa corespunzător câte o semimatriţă, fiecare dintre acestea trebuind a fi dotate cu sisteme de încălzire adecvate. Toate acestea necesitau cheltuieli suplimentare şi timp.

S-a relevat însă că obiectivul cercetării experimentale nu este cercetarea tehnologică privind procesul de vulcanizare, ci validarea modului estimat de funcţionare a unei prese de vulcanizat mecanice, inclusiv a sistemului de acţionare şi comandă a acesteia, precum şi buna funcţionare a modului de reglare a forţei ca răspuns în timp real la variaţiile de presiune determinate în matriţă de procesul de vulcanizare. Ca urmare s-a constatat ca fiind inutile platanul superior şi semimatriţele, sistemul de încălzire al acestora, precum şi câteva alte elemente conexe. S-a ajuns astfel la soluţia constructivă descrisă a structurii mecanice a modelului experimental.

Pe de altă parte este oricând posibil ca prezentul model experimental să fie completat în sensul precizat, caz în care cercetarea tehnologică privind capacitatea acestuia de a desfăşura procese de vulcanizare se poate desfăşura cu succes. Aceasta poate constitui un obiectiv de viitor, de continuare a cercetărilor, de exemplu în cadrul unei alte teze de doctorat sau în cadrul unui contract de cercetare.

6.3. Sistemul electronic de comandă şi control al modelului experimental Componenta centrală a sistemului electronic de comandă şi control al modelului

experimental1, figura 6.9, este reprezentată de microcontrolerul ATtiny2313.

1 Pöllner, C., Chivu, C., Cioară, R., “Comanda şi controlul unui model experimental de presă de vulcanizat mecanică /

Command and control of an experimental model of mechanical vulcanizing press”, (bilingv), Revista RECENT, vol. 13, nr. 3(36), Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2012, ISSN 1582-0246 (lucrare acceptată spre publicare)

Cama de impuls

Micro-limitator de cursă


45

Microcontrolerul este dotat cu memorie program EEPROM (Electrical Eraseable Programable Read Only Memory) şi memorie RAM (Random Access Memory), cu porturi de intrare şi ieşire configurabile, cu temporizator, toate proprii.

Microcontrolerul primeşte, în faza de dezvoltare, programul pe care urmează să-l ruleze în faza de exploatare. Acest program se transferă între calculator şi microcontroler cu ajutorul unui programator specializat. Programatorul are două componente, una hardware (un circuit electronic la care se conectează microcontrolerul) şi una software, Win AVR (care rulează pe calculator şi care realizează comunicaţia între calculator şi microcontroler).

Microcontrolerul are oscilator intern propriu, deci nu necesită componente suplimentare în acest scop. La punerea sub tensiune se fac o serie de iniţializări, după care microcontrolerul intră într-o stare de aşteptare, fază în care poate primi comenzi de la panoul frontal al maşinii.

Figura 6.9. Schema electronică de comandă şi control a modelului experimental

6.4. Programul de comandă şi control al modelului experimental

Programul microcontrolerului – denumit „ComConME-PVM ” – Program de Comandă şi Control al Modelului Experimental de Presă de Vulcanizat Mecanică – este dezvoltat în limbajul de programare C şi este parte integrantă a tezei.

Programul ComConME-PVM este conceput să comande sistemul de acţionare al modelului experimental în aşa fel încât acesta să execute un ciclu cinematic în acord cu ciclul de lucru reprezentat grafic în figura 6.12.

În starea iniţială platanul se află în poziţia de zero, de „punct mort inferior”. În urma acţionării butonului de start, butonul verde, platanul urcă până se atinge poziţia corespunzătoare forţei minime de presare, Fmin. După o mică staţionare platanul continuă să urce până se atinge poziţia corespunzătoare forţei optime de presare, Fopt, unde staţionează.

Ca urmare a executării programului sau ca urmare a unei comenzi externe se execută o „Perturbaţie pozitivă”, ceea ce corespunde simulării creşterii forţei de presare cu o valoare mai mare decât una „tolerată”, Ftol, corespunzătoare unei comprimări suplimentare a arcului cu o cotă ∆. Evident, Ftol = k·∆, unde k este constanta arcului modelului experimental. Platanul intră din nou într-o stare de staţionare.

Poate urma o nouă „Perturbaţie pozitivă”, o „Perturbaţie negativă” sau o fază de „Aerare”. Ca şi în cazul „Perturbaţiei pozitivă”, o „Perturbaţie negativă” apare ca urmare a executării

programului sau ca urmare a unei comenzi externe. O „Perturbaţie negativă” corespunde simulării scăderii forţei de presare cu o valoare mai mică decât cea „tolerată”, Ftol, corespunzătoare unei destinderi a arcului cu o cotă ∆. După o „Perturbaţie negativă” platanul intră din nou într-o stare de staţionare.


46

Perturbaţie pozitivă şi răspuns

Perturbaţie pozitivă şi răspuns

Figura 6.12. Ciclul de lucru al modelului experimental O fază de aerare este rezultatul unei comenzi externe exprese, manifestată prin apăsarea

butonului verde. S-a precizat deja că o fază de aerare nu poate fi comandată mai devreme de 10 secunde de la începerea ciclului de lucru. Faza de aerare presupune coborârea platanului până la o cotă h_aerare şi simulează deschiderea matriţei.

Ulterior unei faze de aerare se execută, conform programului sau ca urmare a unor comenzi externe exprese, una sau mai multe faze de „Perturbaţie pozitivă” şi/sau „Perturbaţie negativă”, faze ce simulează autocorectarea periodică a forţei de presare la valoarea optimă, Fopt.

Atingerea valorii maxime Fmax prereglate a forţei, Fmax > Fopt + Ftol, constituie o funcţionare neadecvată a sistemului şi determină intrarea în stare de „Avarie”. Răspunsul sistemului este coborârea imediată a platanului în poziţia sa de zero, urmată de o eventuală reluare a procesului. 6.5. Testarea şi funcţionarea modelului experimental

Cercetarea experimentală asupra modelului experimental a vizat în mod explicit studiul construcţiei şi funcţionării acestuia în conformitate cu modul estimat în cadrul cercetării teoretice, ca singură modalitate de validare certă, practică, a conceptului original de presă de vulcanizat mecanică, cu şurub, elaborat în cadrul prezentei teze de doctorat.

Un succes cert este însăşi realizarea modelului experimental, unul de gabarit suficient de mare încât forţa de presare capabilă a fi suportată ajunge să fie de acelaşi ordin de mărime cu cea a unor prese de vulcanizat reale. Pe cale de consecinţă, în condiţiile echipării suplimentare conform precizărilor făcute anterior în acest capitol, modelul experimental îndeplineşte toate condiţiile de rezistenţă şi gabarit pentru cercetare tehnologică.

Pentru sistemul de măsurare a forţei de presare s-a identificat şi s-a pus în operă o soluţie de foarte bună performanţă, atât în sine, cât şi în raport cu investiţia financiară. În fapt s-a utilizat un sistem de poziţionare incremental cu precizie de citire de 42,3 µm, propriu unei imprimante HP DeskJet, ca sistem indirect de măsurare a forţei de presare prin măsurarea săgeţii unui arc cilindric de compresiune. În fapt sistemul măsoară poziţia platanului mobil al modelului experimental. Ţinând cont de caracteristica arcului şi de precizia sistemului de poziţionare incremental, precizia teoretică de măsurare a forţei este de 0,643 N.


47

Modelul experimental este echipat cu un sistem electronic de comandă şi control, programatorul fiind elementul central al acestuia. Programul de comandă şi control al modelului experimental poate fi oricând schimbat software, prin modificare sau înlocuire. Se identifică astfel multe dintre atributele comenzii numerice. Ca urmare, poate exagerând într-o anumită măsură, se poate vorbi despre un model experimental de presă de vulcanizat mecanică, cu şurub, cu comandă numerică.

În prima etapă, testarea modelului experimental s-a făcut „în gol”, fără a fi montat arcul modelului, deci în absenţa sarcinii rezistente. Modelul s-a comportat excelent, în deplin acord cu programul memorat de programator şi cu aşteptările cercetătorului.

În a doua etapă, după montarea arcului, modelul a fost testat sub sarcină. Funcţionarea acestuia a fost foarte bună, executând cu succes toate fazele ciclului de lucru, atât cele comandate prin program, cât şi cele comandate extern, de către cercetător.

Testele s-au repetat de un număr de ori. S-a constat că modelul experimental se comportă conform aşteptărilor şi că funcţionează în acord cu predicţiile teoretice. S-a dovedit astfel reproductibilitatea funcţionării modelului.

În toate etapele testării s-a constatat efectul inerţiei relativ mari a rotorului motorului electric, manifestat şi datorită momentului de frecare relativ redus din cupla şurub-piuliţă, acest subansamblu fiind unul cu bile. S-a concluzionat că modelul experimental merită a fi completat cu o frână electromagnetică cu discuri, comandată de program.

În mod uzual, la o presă de vulcanizat mecanică cu şurub nu se prevede (şi nici nu se recomandă) utilizarea de şurub cu bile, existând posibilitatea ca, pe parcursul perioadelor lungi de staţionare, corpurile de rostogolire să se imprime pe căile de rulare. Ca urmare momentul de frecare din cupla şurub-piuliţă este mult mai mare, ceea ce determină o amortizare mai mare a efectului inerţiei rotorului motorului electric de acţionare. Totuşi, preventiv, se reţine ideea integrării în structura cinematică a unei frâne electromagnetice, cel puţin pentru lanţul cinematic principal destinat a asigura deplasările lente ale platanelor.

Este de studiat dacă la o presă de vulcanizat mecanică cu şurub, cu comandă numerică, este oportun a utiliza şurub cu bile.

Cercetarea experimentală asupra modelului experimental a fost încununată de succes. Stau mărturie în acest sens însăşi modelul experimental complet echipat, inclusiv partea hardware, reproductibilitatea în orice moment şi ori de câte ori se doreşte a funcţionării corecte a acestuia, precum şi un număr de înregistrări video realizate în timpul montajului final, reglării şi testării modelului experimental.

Capitolul 7. CONTRIBUŢII ORIGINALE, FORME DE VALORIFICARE A

CERCETĂRII ŞI CONCLUZII FINALE

7.1. Contribuţii originale Cele mai importante contribuţii originale pe care autoarea consideră că le-a adus prin

prezenta teză de doctorat sunt următoarele:

� Participarea semnificativă la definirea temei tezei de doctorat şi la stabilirea obiectivelor acesteia. Tema tezei este în relaţie cu activitatea depusă în cadrul unui contract de cercetare desfăşurat în cadrul Universităţii Transilvania din Braşov, activitate în decursul căreia s-a conturat ideea unei „prese de vulcanizat mecanică”, rămasă într-un stadiu incipient de detaliere. Aceasta a fost atent analizată din punct de vedere al posibilităţilor de dezvoltare, de realizare şi de aplicare practică. S-a identificat potenţialul ei inovativ, precum şi unele posibilităţi de elaborare a unor variante ale soluţiei de bază şi chiar de elaborare a unor soluţii cinematice şi constructive noi. Obiectivele întrevăzute iniţial au fost dezvoltate, detaliate şi completate pe parcursul cercetărilor.


48

� Realizarea unei cercetări bibliografice şi a sintezei informaţiilor referitoare la stadiul actual al cunoaşterii şi practicii în domeniul preselor de vulcanizat, inclusiv a cerinţelor faţă de acestea din partea procesului de vulcanizare. Pentru studiul evoluţiei preselor de vulcanizat s-au consultat cu prioritate bazele de date internaţionale pentru brevete de invenţie, fiind reţinute soluţii constructive propuse începând cu sfârşitul secolului al XVIII-lea şi până în prezent. Unele soluţii identificate au venit în sprijinul unora dintre direcţiile de cercetare deja asumate confirmând validitatea soluţiilor cinematice şi constructive avute în vedere pentru rezolvarea temei. Alte informaţii obţinute prin cercetarea bibliografică au constituit puncte de plecare pentru idei noi sau complementare privind conceperea unor noi prese de vulcanizat, mecanice.

� Evidenţierea faptului că în istoria practicii şi cunoaşterii în domeniu există suficient de multe exemple de prese de vulcanizat cu acţionare mecanică. Dezvoltarea lor a fost limitată, cel mai probabil, de lipsa unui subsistem suficient de performant pentru reglarea forţei pe care maşina o dezvoltă asupra pieselor supuse prelucrării şi de menţinere timp îndelungat a acestei forţe într-un domeniu optim suficient de îngust.

� Identificarea avantajelor şi dezavantajelor preselor de vulcanizat hidraulice, cvasiprezente în practica industrială modernă. S-au estimat şi avantaje şi dezavantaje ale unor posibile prese de vulcanizat mecanice, rezultând că acestea pot constitui o alternativă eficientă şi durabilă.

� Analiza performanţele preselor de vulcanizat oferite de mai mulţi producători mondiali din diferite zone geografice. S-a constatat că aceştia oferă maşini cu caracteristici tehnice diferite pentru aceleaşi valori ale forţelor nominale. Analiza comparată a acestor maşini este dificil de realizat în absenţa unor mărimi echivalente explicite. S-au definit trei coeficienţi, ai puterii, ariei şi presiunii, s-au calculat valorile acestora pentru toate presele de vulcanizat reţinute pentru analiza performanţelor şi s-au interpretat rezultatele obţinute, rezultând recomandări argumentate, utile la stabilirea performanţelor unor noi prese de vulcanizat.

� Relevarea şi descrierea ciclului de lucru specific unei prese de vulcanizat. Acesta presupune, în esenţă, asigurarea pentru o perioadă îndelungată a unei presiuni optime, cât mai constantă, în volumul pieselor supuse vulcanizării. Având în vedere faptul că aria acestora este constantă, obiectivul „presiune optimă, cât mai constantă” este echivalent cu „forţă de presare optimă, cât mai constantă”. La presele de vulcanizat mecanice forţa dezvoltată de sistemul de acţionare al maşinii poate fi măsurată direct printr-un senzor de forţă, sau indirect, prin măsurarea deformaţiei unui element elastic, aceasta fiind direct proporţională cu forţa activă dezvoltată de maşină, egală cu forţa rezistentă.

Identificarea, la nivel de principiu, a schemelor cinematice care satisfac cerinţele impuse preselor de vulcanizat mecanice. Sunt reprezentate şi descrise patru posibilităţi, şi anume:

- cu un singur sistem de acţionare şi cu un singur mecanism de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie;

- cu două sisteme de acţionare, parţial distincte, şi cu un singur mecanism de transformare; - cu două sisteme de acţionare complet distincte şi cu un singur mecanism de transformare; - cu două sisteme de acţionare şi cu două mecanisme de transformare, cele două lanţuri

cinematice fiind complet distincte.

Precizarea cu claritate a faptului că cea mai importantă problemă care trebuie soluţionată este selectarea celui mai adecvat mecanism de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie care să satisfacă integral cerinţele de funcţionare ale unei prese de vulcanizat mecanică. În urma analizei mecanismelor posibil de utilizat a rezultat că cel mai adecvat este mecanismul şurub-piuliţă.

� Utilizând inclusiv tehnici şi demersuri creative specifice creaţiei tehnice originale, a fost


49

elaborată şi descrisă schema cinematică pentru o primă presă de vulcanizat mecanică, cu două sisteme de antrenare complet distincte şi cu un singur mecanism şurub-piuliţă, de transformare a mişcării de rotaţie a unui arbore-şurub în mişcare de translaţie a platanelor, antrenat direct fiind cel inferior. Soluţia cinematică şi constructivă identificată a fost apreciată drept una originală şi s-a procedat la protejarea ei prin brevet de invenţie, examinarea la OSIM fiind în curs. Titularul cererii de brevet este Universitatea Transilvania din Braşov, Instituţia Organizatoare de Studii Universitare de Doctorat.

�� Identificarea unei variante de schemă structurală, cu două sisteme de acţionare complet distincte şi cu mecanisme de transformare identice, amplasate în paralel, soluţie rezultată în urma relevării necesităţii realizării unei prese de vulcanizat mecanice cu platane mărite, în principal cu lungime crescută. Prin detaliere s-au obţinut trei variante de prese de vulcanizat mecanice, „cu două şuruburi”. Şi pentru aceste prese s-a întocmit şi s-a depus la OSIM documentaţia necesară pentru obţinerea unui brevet de invenţie, solicitant fiind tot Universitatea Transilvania din Braşov.

�� Conceperea, în două variante de realizare, a unei prese de vulcanizat mecanică „cu şurub şi mecanism cu genunchi”, ca reflectare directă a schemei de principiu „cu două sisteme de acţionare şi cu două mecanisme de transformare”. Pentru acestea este integral elaborată documentaţia în vederea brevetării, existând bune şanse ca cererea de brevet să fie înregistrată la OSIM până la momentul susţinerii publice a prezentei teze de doctorat. Este regretabil că Universitatea Transilvania din Braşov şi-a declinat interesul de a promova în calitate de solicitant această cerere de brevet de invenţie.

�� S-a studiat posibilitatea de a „transforma” presele de vulcanizat mecanice originale concepute în unele similare, dar cu comandă numerică. Demersul a fost integral încununat de succes, fiind elaborate şi descrise scheme cinematice adecvate de prese de vulcanizat mecanice cu comandă numerică corespunzătoare tuturor preselor originale concepute. Rezultatele sunt originale şi se intenţionează protejarea lor prin brevet de invenţie. Elaborarea documentaţiei necesare este în curs de realizare.

�� S-a pus în evidenţă şi o semnificativă rezervă de creativitate în domeniul abordat. S-au identificat ca fiind posibile alte noi soluţii de prese de vulcanizat mecanice, fiecare dintre acestea putând constitui o nouă direcţie de studiu şi de acţiune viitoare.

�� Elaborarea unui model general de dimensionare pentru prese de vulcanizat mecanice, cu şurub, completat cu (sub)modele adecvate pentru acele organe de maşină sau elemente care necesită o abordare particulară. Modelul general şi submodelele se bazează pe utilizarea de scheme logice explicite, modalitate de studiu ce facilitează proiectarea corectă a produselor complexe.

�� Ansamblul studiilor în mediu virtual referitoare la construcţia şi funcţionarea unui model 3D. Pentru modelul virtual s-a luat ca referinţă conceptul original al presei de vulcanizat mecanică cu un singur şurub. Modelul 3D virtual a fost elaborat în mediul avansat de proiectare ProEngineer Wildfire 2.0. Elaborarea modelului virtual a presupus proiectarea tuturor componentelor acestuia, dimensionarea realizându-se în conformitate cu modelul de calcul. În vederea studiului funcţionării în mediu virtual a funcţionării modelului, s-a procedat la asamblarea dinamică adecvată a tuturor componentelor acestuia, cu constrângerile şi mobilităţile de rigoare.

�� Realizarea şi testarea unui model experimental de presă de vulcanizat mecanică, cu şurub. Modelul experimental s-a obţinut prin recondiţionarea şi completarea ca dotare a unui echipament salvat de la casare. Cercetarea experimentală asupra modelului experimental a vizat în mod explicit studiul construcţiei şi funcţionării acestuia în conformitate cu modul estimat în cadrul cercetării teoretice, ca singură modalitate de validare certă, practică, a


50

conceptului original de presă de vulcanizat mecanică, cu şurub, elaborat în cadrul prezentei teze de doctorat.

� Elaborarea unui program, scris în mediul de programare C şi denumit ComConME-PVM , conceput să comande sistemul de acţionare al modelului experimental în aşa fel încât acesta să execute un ciclu cinematic în acord cu ciclul de lucru. Ciclul de lucru al modelului experimental este în deplin acord cu un ciclu general de lucru al unei prese de vulcanizat.

� Utilizarea şi integrarea în structura modelului experimental a unui sistem electronic de comandă şi control modern bazat pe un automat cu stări finite. Acesta memorează întreg programul asociat ciclului de lucru al modelului experimental şi comandă executarea sa. Poate exagerând într-o anumită măsură, se poate vorbi despre un model experimental de presă de vulcanizat mecanică, cu şurub, cu comandă numerică.

�� Activitatea de publicare desfăşurată în întreaga perioadă de pregătire şi de elaborare a tezei de doctorat, orientată către diseminarea rezultatelor cercetărilor efectuate şi supunerea lor dezbaterii publice în colective de specialişti în domeniu.

7.2. Forme de valorificare a cercetării

Parte din rezultatele cercetărilor efectuate pe parcursul elaborării prezentei teze de doctorat au fost valorificate până în prezent prin:

Conceperea a trei grupe de noi prese de vulcanizat mecanice, într-un număr total de şapte variante, având un acelaşi principiu constructiv şi de funcţionare.

„Convertirea” în prese de vulcanizat cu comandă numerică a tuturor preselor de vulcanizat mecanice concepute.

S-a identificat o semnificativă rezervă de creativitate referitoare la noi soluţii cinematice de prese de vulcanizat mecanice, cu şurub, având un acelaşi principiu constructiv şi de funcţionare.

Realizarea fizică a unui model experimental de presă de vulcanizat mecanică, cu şurub, total concordant cu conceptul inovativ de presă de vulcanizat mecanică elaborat. Modelul experimental are un gabarit suficient de mare încât forţa de presare capabilă a fi suportată ajunge să fie de acelaşi ordin de mărime cu cea a unor prese de vulcanizat reale. Pe cale de consecinţă, modelul experimental îndeplineşte toate condiţiile de rezistenţă şi gabarit pentru cercetare tehnologică. Modelul experimental devine parte a dotării Universităţii Transilvania din Braşov, mai precis a Departamentului de Tehnologii şi Sisteme Avansate de Fabricaţie pentru continuarea cercetărilor şi pentru uz didactic.

Înregistrarea la OSIM a două cereri de brevet de invenţie1, 2 având ca subiect unele dintre presele de vulcanizat mecanice concepute pe parcursul cercetărilor. Solicitantul acestor cereri de brevet este Universitatea Transilvania din Braşov, Instituţia Organizatoare de Studii Universitare de Doctorat în cadrul căreia am desfăşurat această activitate. Transmiterea drepturilor s-a făcut în acord cu Contractul de Studii doctorale nr. 13997/52 din 29.09.2009.

Redactarea unei a treia descrieri de brevet de invenţie, referitoare la prese de vulcanizat mecanice „cu şurub şi mecanism cu genunchi”.

Publicarea în domeniul temei tezei a 12 comunicări şi articole ştiinţifice în reviste de specialitate din ţară şi în buletinele unor conferinţe ştiinţifice internaţionale organizate în ţară şi străinătate. Dintre cele 12 comunicări şi articole ştiinţifice 7 sunt indexate ISI, iar 5 sunt incluse în alte baze de date internaţionale. La 5 dintre lucrările publicate sunt unic

1 Cioară, R., Pöllner, C., “Presă de vulcanizat, mecanică” , Cerere de brevet de invenţie RO A/01396/, 2010 2 Pöllner, C., Cioară, R., “Presă de vulcanizat, mecanică” , Cerere de brevet de invenţie RO A/00281/, 2011


51

autor (2 ISI1, 2 şi 3 BDI3, 4, 5), la 5 prim autor (3 ISI6, 7, 8 şi 2 BDI9, 10), iar la 2 am calitatea de coautor (2 ISI11, 12). Ultima lucrare trimisă spre publicare este acceptată şi urmează să apară în noiembrie.

Publicarea în domenii ale cunoaşterii diferite de cel abordat în prezenta teză de doctorat a altor 4 lucrări ştiinţifice (2 ISI13, 14 şi 2 BDI15, 16), în reviste de specialitate şi buletine ale unor conferinţe ştiinţifice internaţionale. La toate acestea am calitatea de coautor.

7.3. Direcţii de cercetare ulterioară

Pe parcursul cercetărilor, mai ales în faza de finalizare a acestora, s-au identificat două direcţii importante de dezvoltare şi de continuare a acestora.

O primă direcţie de acţiune este în principal de natură teoretică şi vizează definitivarea acelor soluţii cinematice de prese de vulcanizat mecanice cu şurub deja relevate ca fiind posibile şi diferite de cele descrise până în prezent. Sunt avute în vedere:

1 Pöllner, C., “Structure and operation of a double screw mechanical vulcanizing press”, The 15th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă-Chişinău, Republica Moldova, vol. II, p. 881-884, Editura ModTech, Iaşi, 25-27 mai 2011, ISSN 2066-6736 2 Pöllner, C., “Mechanical vulcanizing press with numerical control” , The 16th International Conference ModTech Modern


3 Pöllner, C., “Particularităţi constructive ale unei prese mecanice de vulcanizat / Constructive particularities of a mechanical vulcanizing press”, (bilingv), Revista RECENT, vol. 11, nr. 2(29), p. 119-124, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2010, ISSN 1582-0246

4 Pöllner, C., “Demersuri creative privind presele de vulcanizat mecanice / Creative approaches concerning mechanical vulcanizing presses”, (bilingv), Revista RECENT, vol. 12, nr. 2(32), p. 145-152, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2011, ISSN 1582-0246

5 Pöllner, C., “A new version of a double screw mechanical vulcanizing press”, The 9-th International Conference on Challenges in Higher Education and Research in the 21-st Century, Sozopol, Bulgaria, p. 192-195, Editura Heron Press, Sofia, 5-8 iunie 2011, ISBN 978-954-580-308-6

6 Pöllner, C., Răceu, R., “Vulcanizing presses. Requirements and performance”, The 14th International Conference ModTech 2010 Modern Technologies, Slănic Moldova, p. 463-466, Editura Universitatea Gh. Asachi, Iaşi, 20-22 mai 2010, ISSN 2066-3919

7 Pöllner, C., Răceu, R., “A virtual environment modeling of the operation of a mechanical vulcanizing press”, The 15th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă-Chişinău, Republica Moldova, vol. II, p. 885-888, Editura ModTech, Iaşi, 25-27 mai 2011, ISSN 2066-6736

8 Pöllner, C., Răceu, R., “Stages of designing mechanical vulcanized presses”, The 16th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Sinaia, România, vol. II, p. 765-768, Editura ModTech, Iaşi, 24-26 mai 2012, ISSN 2069-6736


10 Pöllner, C., Chivu, C., Cioară, R., “Comanda şi controlul unui model experimental de presă de vulcanizat mecanică / Command and control of an experimental model of mechanical vulcanizing press”, (bilingv), Revista RECENT, vol. 13, nr. 3(36), Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2012, ISSN 1582-0246 (lucrare acceptată spre publicare)

11 Cioară, R., Pöllner, C., Răceu, R., “Mechanical vulcanizing press. Structure and operation”, The 14th International Conference ModTech 2010 Modern Technologies, Quality and Innovation – New face of TCMR, Slănic Moldova, p. 195-198, Editura Universitatea Gh. Asachi, Iaşi, 20-22 mai 2010, ISSN 2066-3919

12 Răceu, R., Pöllner, C., “A virtual environment modeling of the operation of an equatorial spatial spherical hypocycloid automatic machine”, The 15th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă-Chişinău, Republica Moldova, vol. II, p. 909-912, Editura ModTech, Iaşi, 25-27 Mai 2011, ISSN 2066-6736

13 Cioară, R., Răceu, R., Pöllner, C., “Spatial hypocycloid automatic machine for cold forming. Concept and structure”, The 14th International Conference ModTech 2010 Modern Technologies, Slănic Moldova, p. 191-194, Editura Universitatea ”Gh.Asachi”, Iaşi, 20-22 mai 2010, ISSN 2066-3919

14 Răceu, R., Pöllner, C., “New equatorial spherical hypocycloid automatic machine with more satellites”, The 16th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Sinaia, România, vol. II, p. 817-820, Editura ModTech, Iaşi, 24-26 mai 2012, ISSN 2069-6736

15 Răceu, R., Pöllner, C., “Despre parametrii cinematici ai unui automat hipocicloidal spaţial pentru deformare plastică la rece (About kinematic parameters of the spatial hypocycloidal automatic machine for cold forming)”, (bilingv), Revista RECENT, vol. 11, nr. 3(30), p. 223 – 230, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2011, ISSN 1582-0246

16 Răceu, R., Pöllner, C., “A new subclass of equatorial spherical hypocycloid automatic machine”, The 9-th International Conference on Challenges in Higher Education and Research in the 21-st Century, Sozopol, Bulgaria, 5-8 iunie 2011, p. 187-191, Editura Heron Press, Sofia, 5-8 iunie 2011, ISBN 978-954-580-308-6


52

� presă de vulcanizat mecanică cu şurub, cu un singur sistem de acţionare şi cu un singur mecanism de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie;

� presă de vulcanizat mecanică cu şurub, cu două sisteme de acţionare, parţial distincte, şi cu un singur mecanism de transformare;

� prese de vulcanizat mecanice cu şurub, cu dublă acţiune, cu două sisteme de acţionare şi cu două mecanisme de transformare, cele două lanţuri cinematice fiind complet distincte. Atributul „cu dublă acţiune” presupune că cele două lanţuri cinematice sunt plasate unul în partea inferioară a presei, iar celălalt în partea superioară şi antrenează elemente executoare mobile distincte de-a lungul aceleiaşi direcţii, dar în sensuri diferite. În anumite faze ale unui ciclu cinematic cele două sisteme de acţionare pot fi simultan active. De precizat că fiecare presă de vulcanizat mecanică cu două sisteme de acţionare poate fi „transformată” în una cu dublă acţiune;

� extinderea familiei de prese de vulcanizat mecanice cu comandă numerică, prin conceperea unora de acest tip corespondente celor noi identificate;

� întocmirea documentaţiilor în vederea brevetării pentru toate noile soluţii identificate. Cea de-a doua direcţie de acţiune este de natură aplicativă şi vizează extinderea cercetării

experimentale utilizând ca platformă modelul experimental de presă mecanică de vulcanizat. Este oricând posibilă, în condiţiile completării adecvate a modelului experimental, cercetarea tehnologică privind modul de desfăşurare şi performanţele procesului de vulcanizare efectuat cu ajutorul modelului experimental şi, prin extenso, utilizând o presă de vulcanizat mecanică cu şurub de tipul celor elaborate inovativ.

7.4. Concluzii finale

În industria modernă este utilizat pe scară largă cauciucul vulcanizat, obţinut utilizând maşini diferite, cu structuri şi caracteristici cinematice sau tehnice diferite. Există preocupări permanente de realizare a unor noi prese de vulcanizat cu performanţe superioare celor actuale, cu structuri cinematice şi sisteme de acţionare îmbunătăţite. Performanţa energetică a maşinilor este unul dintre aspectele permanent avute în vedere.

Tema prezentei teze de doctorat a fost una dintre cele propuse de conducătorul ştiinţific, temă la care am subscris şi la care m-am angajat să dezvolt şi să finalizez cercetarea în termeni superiori contractului de studii doctorale. Tema am apreciat-o ca fiind interesantă, concordantă cu pregătirea profesională şi mai ales complementară cunoştinţelor de specialitate acumulate pe parcursul studiilor academice, cele de licenţă – Maşini şi sisteme de producţie, şi cele de master – Managementul sistemelor de producţie. Tema tezei este în relaţie cu activitatea depusă în cadrul unui contract de cercetare desfăşurat în cadrul Universităţii Transilvania din Braşov.

Analiza temei s-a făcut în relaţie cu o posibilă „foaie de parcurs” a activităţilor necesar de desfăşurat în vederea rezolvării ei.. Titlul tezei de doctorat – „Cercetări inovative privind dezvoltarea de noi prese de vulcanizat” – reflectă fidel subiectul acesteia – prese de vulcanizat – şi principala modalitate de acţiune – inovare.

În acord cu chiar titlul lucrării, obiectivul principal al prezentei teze de doctorat este conceperea de noi prese de vulcanizat, prin inovare-inventare. Toată activitatea de cercetare în cadrul tezei s-a subordonat acestui obiectiv major. Direcţia estimată de studiu şi căreia i s-a întrevăzut succes încă de la început este orientată către conceperea de noi prese de vulcanizat mecanice, cât mai simple, fiabile şi durabile, robuste, uşor de utilizat şi de întreţinut.

Cercetarea literaturii de specialitate, în special a bazelor de date internaţionale pentru brevete de invenţie, a contribuit la îmbogăţirea semnificativă a documentării în domeniul studiat şi, ceea ce este foarte important, la identificarea unor soluţii şi detalii constructive care au favorizat atât găsirea de noi soluţii de prese de vulcanizat mecanice, cât şi de dezvoltare a unora dintre ele. Studiul practicii în domeniul preselor de vulcanizat a condus, ca reflectare a unei necesităţi, la definirea unor coeficienţi care să favorizeze o corectă analiză comparată a


53

performanţelor tehnice ale acestor maşini şi care să permită stabilirea pentru noi astfel de maşini a celor mai adecvate caracteristici.

Procesul de relevare a noilor soluţii cinematice pentru prese de vulcanizat mecanice ce fac obiectul tezei s-au desfăşurat în timp, în primele etape fiind în mare măsură intuitiv. Soluţiile cinematice de principiu identificate sunt descrise detaliat în capitolul 3 al lucrării. Aceste soluţii s-au coagulat treptat în sensul formării unui grup suficient de omogen ce conservă un acelaşi principiu constructiv şi de funcţionare. Succesul primelor demersuri creative a motivat şi susţinut orientarea cercetării către căutare sistematică, logico-determinată, a cât mai multor soluţii cinematice de prese de vulcanizat mecanice având principiul constructiv şi de funcţionare similar cu cele deja identificate. Capitolul 3 al tezei, în foarte mare măsură original, conţine principalele contribuţii de natură teoretică aduse la domeniul studiat.

Particularităţile constructive şi de funcţionare ale preselor de vulcanizat mecanice originale concepute generează interdependenţe între dimensiunile şi/sau caracteristicile unora dintre elemente şi influenţează modul specific de dimensionare a lor. Ţinând cont de aceste aspecte s-a elaborat un model general de dimensionare pentru prese de vulcanizat mecanice, cu şurub, completat cu modele adecvate pentru acele organe de maşină sau elemente care necesită o abordare particulară. Toate aceste modele de dimensionare se bazează pe utilizarea de scheme logice explicite, modalitate de studiu ce facilitează proiectarea corectă a produselor complexe. Această contribuţie de natură teoretică face subiectul capitolului 4, integral original.

Noutatea şi originalitatea conceptului teoretic, a premiselor acestuia şi a performanţelor anticipate necesită şi validarea practică. În funcţie de obiectivele cercetării, de complexitatea sistemului, de gradul de noutate al acestuia şi de resursele necesare pentru realizarea şi testarea sa se poate opta pentru un model funcţional, un model experimental (realizat la scară redusă) sau un prototip. În cadrul prezentei teze de doctorat s-a optat ca modalitatea de validare a conceptului de presă de vulcanizat mecanică să se fac atât prin studiu în mediu virtual al unui model 3D, cât şi prin realizarea şi testarea unui model experimental.

Modelarea şi studiul în mediu virtual a unui model de presă de vulcanizat mecanică face subiectul capitolului 5 al tezei, integral original. Pentru modelul virtual s-a luat ca referinţă presa de vulcanizat mecanică cu un singur şurub, concept original de bază al prezentei teze de doctorat. Pentru modelul virtual s-au reţinut elementele caracteristice definitorii ale presei. Ca urmare acesta este unul simplificat în raport cu presa de vulcanizat mecanică avută ca referinţă. Modelul 3D virtual a fost elaborat în mediul de proiectare ProEngineer Wildfire 2.0.

Prezentarea ansamblului de activităţi privind realizarea şi testarea unui model experimental de presă de vulcanizat mecanică, cu şurub, fac obiectul capitolului 6, integral original. Construcţia modelului experimental şi cercetarea desfăşurată asupra sa a vizat validarea modului estimat de funcţionare a unei prese de vulcanizat mecanice, inclusiv a sistemului de acţionare şi comandă a acesteia, precum şi buna funcţionare a modului de reglare a forţei ca răspuns în timp real la variaţiile de presiune determinate în matriţă de procesul de vulcanizare. S-a subliniat că obiectivul cercetării experimentale nu este cercetarea tehnologică privind procesul de vulcanizare, dar că aceasta poate constitui o interesantă direcţie de studiu ulterioară, cu atât mai mult cu cât modelul experimental are un gabarit suficient de mare încât forţa de presare capabilă a fi suportată ajunge să fie de acelaşi ordin de mărime cu cea a unor prese de vulcanizat reale.

Modelul experimental este echipat cu un sistem electronic de comandă şi control, programatorul fiind elementul central al acestuia. Programul de comandă şi control al modelului experimental poate fi oricând schimbat software, prin modificare sau înlocuire. Se identifică astfel multe dintre atributele comenzii numerice. Ca urmare, poate exagerând într-o anumită măsură, se poate vorbi despre un model experimental de presă de vulcanizat mecanică, cu şurub, cu comandă numerică.

Cercetarea experimentală asupra modelului experimental a fost încununată de succes. Stau mărturie în acest sens însăşi modelul experimental complet echipat, inclusiv partea


54

hardware, reproductibilitatea în orice moment şi ori de câte ori se doreşte a funcţionării corecte a acestuia, precum şi un număr de înregistrări video realizate în timpul montajului final, reglării şi testării modelului experimental.

În final îmi exprim convingerea că obiectivele tezei sunt îndeplinite integral. S-a enunţat justificat un obiectiv principal şi un număr de obiective conexe, s-a realizat o documentare şi o sinteză bibliografică adecvată, s-au conceput şapte noi prese de vulcanizat mecanice, cu şurub, având un acelaşi principiu constructiv şi funcţional, s-au conceput tot atâtea prese de vulcanizat mecanice cu comandă numerică, corespunzătoare celor cu structură „clasică”, s-au identificat multe alte variante posibile, s-a elaborat şi utilizat un model de dimensionare general pentru astfel de prese, s-a realizat şi testat cu succes un model experimental, posibil de caracterizat ca fiind unul cu comandă numerică, care se constituie ca aport la baza materială pentru cercetare şi activităţi didactice, s-au redactat şi publicat 12 lucrări ştiinţifice în domeniul tezei, s-au elaborat documentaţiile necesare pentru trei cereri de brevet de invenţie, două fiind deja înregistrate la OSIM, având ca solicitant Instituţia Organizatoare de Studii Universitare de Doctorat în cadrul căreia am desfăşurat cercetarea, Universitatea Transilvania din Braşov, s-au identificat noi direcţii de cercetare ulterioare.

Braşov, octombrie 2009 – septembrie 2012

BIBLIOGRAFIE SELECTIV Ă

a) Articole, monografii, proceedings de conferinţe 1. Belous, V., “Inventica”, Editura Gh. Asachi, Iaşi, 1992, ISBN 973-95650-0-X 2. Belous, V., Plăhteanu, B., “Fundamentele creaţiei tehnice”, Editura Performantica, Iaşi,

2005, ISBN 973-730-138-2 3. Botez, E., Moraru, V,. Minciu, C., Ispas, C., “Maşini-unelte”, Vol. I-II. Ediţia a II-a. Editura

Tehnică, Bucureşti, 1977; 1978 4. Budău, G., “Comanda numerică a maşinilor-unelte”, Editura Universităţii Transilvania din

Braşov, Braşov 1995 5. Cioară, R., “Contribuţii teoretice şi experimentale privind cinematica, dinamica şi

construcţia unui mecanism executor principal cu traiectorie hipocicloidală utilizat la automatele de presare de mare productivitate”, Teză de doctorat. Universitatea Transilvania din Braşov, Braşov, 1998

6. Cioară, R., “Cuplaje şi frâne pentru maşini-unelte de prelucrat prin deformare. Calcul, proiectare, construcţie”, Editura Matrix Rom, Bucureşti, 2005, ISBN 978-973-685-857-X

7. Cioară, R., “Maşini-unelte de prelucrat prin deformare”, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2008, ISBN 978-973-655-598-306-2

8. Cioară, R., “Simplificarea structurii cinematice a maşinilor-unelte – cerinţă în sprijinul dezvoltării durabile / Simplifying the kinematic structure of machine-tools – a requirement of sustainable development”, (bilingv), Revista RECENT, Vol. 10, Nr. 1(25), p. 18-27, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2009, ISSN 1582-0246

9. Cioară, R., Pöllner, C., Răceu, R., “Mechanical vulcanizing press. Structure and operation”, The 14th International Conference ModTech 2010 Modern Technologies, Quality and Innovation – New face of TCMR, Slănic Moldova, p. 195-198, Editura Universitatea Gh. Asachi, Iaşi, 20-22 mai 2010, ISSN 2066-3919

10. Cioară, R., Răceu, R., Pöllner, C., “Spatial hypocycloid automatic machine for cold forming. Concept and structure”, The 14th International Conference ModTech 2010 Modern Technologies, Slănic Moldova, p. 191-194, Editura Universitatea ”Gh.Asachi”, Iaşi, 20-22 mai 2010, ISSN 2066-3919


55

11. Cioară, R., “Type-Linkages for Machine-Tools”, Proceedings of the 15th International Conference Modern Technologies, Quality and Inovation, Iaşi-Chişinău-Belgrad, ModTech 2011, New Face of T.M.C.R., Vadul lui Vodă, Republica Moldova, Vol. I, p. 229-232, Editura ModTech, Iaşi, 2011, ISSN 2069-673645

12. Dudiţă, F., Diaconescu, D., “Optimizarea structurală a mecanismelor”, Editura Tehnică, Bucureşti, 1987

13. Ispas, C., Predincea, N., Ghionea, A., Constantin, G., “Maşini-unelte. Mecanisme de reglare”, Editura Tehnică, Bucureşti, 1997, ISBN 973-31-1112-0

14. Kelley, D., “Pro Engineer-Wildfire Instructor”, Editura McGraw-Hill, 2010, ISBN 9780073375359

15. Pöllner, C., Răceu, R., “Vulcanizing presses. Requirements and performance”, The 14th International Conference ModTech 2010 Modern Technologies, Slănic Moldova, p. 463-466, Editura Universitatea Gh. Asachi, Iaşi, 20-22 mai 2010, ISSN 2066-3919

16. Pöllner, C., “Particularităţi constructive ale unei prese mecanice de vulcanizat / Constructive particularities of a mechanical vulcanizing press”, (bilingv), Revista RECENT, vol. 11, nr. 2(29), p. 119-124, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2010, ISSN 1582-0246

17. Pöllner, C., “Demersuri creative privind presele de vulcanizat mecanice / Creative approaches concerning mechanical vulcanizing presses”, (bilingv), Revista RECENT, vol. 12, nr. 2(32), p. 145 – 152, Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2011, ISSN 1582-0246

18. Pöllner, C., “Structure and operation of a double screw mechanical vulcanizing press”, The 15th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă-Chişinău, Republica Moldova, vol. II, p. 881-884, Editura ModTech, Iaşi, 25-27 mai 2011, ISSN 2066-6736

19. Pöllner, C., Răceu, R., “A virtual environment modeling of the operation of a mechanical vulcanizing press”, The 15th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă-Chişinău, Republica Moldova, vol. II, p. 885-888, Editura ModTech, Iaşi, 25-27 mai 2011, ISSN 2066-6736

20. Pöllner, C., “A new version of a double screw mechanical vulcanizing press”, The 9-th International Conference on Challenges in Higher Education and Research in the 21-st Century, Sozopol, Bulgaria, p. 192-195, Editura Heron Press, Sofia, 5-8 iunie 2011, ISBN 978-954-580-308-6

21. Pöllner, C., Răceu, R., “New mechanical vulcanizing presses with screw”, The 9-th International Conference on Challenges in Higher Education and Research in the 21-st Century, Sozopol, Bulgaria, p. 206-209, Editura Heron Press, Sofia, 5-8 iunie 2011, ISBN 978-954-580-308-6

22. Pöllner, C., “Mechanical vulcanizing press with numerical control” , The 16th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Sinaia, România, vol. II, p. 769-773, Editura ModTech, Iaşi, 24-26 mai 2012, ISSN 2069-6736

23. Pöllner, C., Răceu, R., “Stages of designing mechanical vulcanized presses”, The 16th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Sinaia, România, vol. II, p. 765-768, Editura ModTech, Iaşi, 24-26 mai 2012, ISSN 2069-6736

24. Pöllner, C., Chivu, C., Cioară, R., “Comanda şi controlul unui model experimental de presă de vulcanizat mecanică / Command and control of an experimental model of mechanical vulcanizing press”, (bilingv), Revista RECENT, vol. 13, nr. 3(36), Editura Universităţii Transilvania din Braşov, Braşov, 2012, ISSN 1582-0246 (lucrare acceptată spre publicare)

25. Răceu, R., Pöllner, C., “A virtual environment modeling of the operation of an equatorial spatial spherical hypocycloid automatic machine”, The 15th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Vadul lui Vodă-Chişinău, Republica Moldova, vol. II, p. 909-912, Editura ModTech, Iaşi, 25-27 Mai 2011, ISSN 2066-6736


56

26. Răceu, R., Pöllner, C., “A new subclass of equatorial spherical hypocycloid automatic machine”, The 9-th International Conference on Challenges in Higher Education and Research in the 21-st Century, Sozopol, Bulgaria, 5-8 iunie 2011, p. 187-191, Editura Heron Press, Sofia, 5-8 iunie 2011, ISBN 978-954-580-308-6

27. Răceu, R., Pöllner, C., “New equatorial spherical hypocycloid automatic machine with more satellites”, The 16th International Conference ModTech Modern Technologies, Quality and Innovation, Sinaia, România, vol. II, p. 817-820, Editura ModTech, Iaşi, 24-26 mai 2012, ISSN 2069-6736

28. Rizza, R., “Getting started with Pro/ENGINEER Wildfire”, Editura Pearson / Prentice Hall, 2005, ISBN, 9780131464742

29. Stănciulescu, T., D., Belous, V., Moraru, I., “Tratat de creatologie”, Editura Performantica, Iaşi, 1998

30. Tabără, V., Tureac, I., “Maşini pentru prelucrări prin deformare”, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1984

31. Tickoo, S., Maini, D., “Pro/Engineer Wildfire for Engineers & Designers”, Editura Wiley India Pvt. Ltd., 2006, ISBN 9788177226904

32. Contract 28/1990: „Probe de anduranţă pe presa AP 2414 de 20 tf”, Beneficiar I. M. Braşov, Executant Universitatea Transilvania din Braşov. Director de proiect: prof.univ.dr.ing. Tureac Ion

b) Referinţe de tip brevet 33. Bingham, G. H., ş.a., “Vulcanizing machine with spring release”, Brevet US 3016569, 1962 34. Cioară, R., Pöllner, C., “Presă de vulcanizat, mecanică” , Cerere de brevet de invenţie RO

A/01396/, 2010 35. Fröhlich, A., “Apparatus for vulcanizing pneumatic tires”, Brevet US 2987769, 1961 36. Hansen, R., “Vulcanizing apparatus”, Brevet US 1640500, 1927 37. Pöllner, C., Cioară, R., “Presă de vulcanizat, mecanică” , Cerere de brevet de invenţie RO

A/00281/ 31.03.2011 38. Scotford, L., “Vulcanizing press”, Brevet US 623838, 1899 c) Referinţe de tip site 39. http://bd.osim.ro/cgi-bin/invsearch8 40. http://www.hydramold.com 41. www.osim.ro 42. http://www.ptc.com


57

Cercetări inovative privind dezvoltarea de noi prese de vulcanizat

Scurt rezumat Tema tezei este în relaţie cu un contract de cercetare desfăşurat în cadrul Universităţii

Transilvania din Braşov, activitate în decursul căreia s-a conturat ideea unei „prese de vulcanizat mecanică”, rămasă într-un stadiu incipient de detaliere. Aceasta a fost atent analizată din punct de vedere al posibilităţilor de dezvoltare, de realizare şi de aplicare practică. S-a identificat potenţialul ei inovativ, precum şi unele posibilităţi de elaborare a unor variante ale soluţiei de bază şi chiar de elaborare a unor soluţii cinematice şi constructive noi. Obiectivele întrevăzute iniţial au fost dezvoltate, detaliate şi completate pe parcursul cercetărilor.

Obiectivele tezei sunt îndeplinite integral. S-a enunţat justificat un obiectiv principal şi un număr de obiective conexe, s-a realizat o documentare şi o sinteză bibliografică adecvată, s-au conceput şapte noi prese de vulcanizat mecanice, cu şurub, având un acelaşi principiu constructiv şi funcţional, s-au conceput tot atâtea prese de vulcanizat mecanice cu comandă numerică, corespunzătoare celor cu structură „clasică”, s-au identificat multe alte variante posibile, s-a elaborat şi utilizat un model de dimensionare general pentru astfel de prese, s-a realizat şi testat cu succes un model experimental, posibil de caracterizat ca fiind unul cu comandă numerică, care se constituie ca aport la baza materială pentru cercetare şi activităţi didactice, s-au redactat şi publicat 12 lucrări ştiinţifice în domeniul tezei, s-au elaborat documentaţiile necesare pentru trei cereri de brevet de invenţie, două fiind deja înregistrate la OSIM, având ca solicitant Instituţia Organizatoare de Studii Universitare de Doctorat în cadrul căreia am desfăşurat cercetarea, Universitatea Transilvania din Braşov, şi s-au identificat noi direcţii de cercetare ulterioare.

Innovative Research and Development of New Vulcanizing Presses Brief Summary

The thesis is related to a contract research conducted in Transilvania University of

Brasov, activity during which the idea of a „mechanical vulcanizing press” has emerged, remaining in an early stage of detail. This has been carefully analyzed in terms of development possibilities, implementation and practical application. It has been identified its innovative potential as well as the possibility of developing some variants of the original solution and even to develop new kinematic and design solutions. During the research, the originally envisioned goals have been developed, detailed and completed.

The objectives of the thesis have been fully met. A primary goal and a number of related objectives have been justly set, an adequate bibliographic documentation and synthesis was made, a number of seven new mechanical vulcanizing presses with screw were designed, having the same constructive and functional principle, there have been designed the same amount of CNC mechanical vulcanizing presses, corresponding to those with „classical” structure, several possible alternatives have been identified, a general dimensioning model has been developed and used, an experimental model has been made and successfully tested, classified as a CNC, which is a contribution to the material base for research and academic activities, a number of 12 thesis-related scientific papers have been written and published, the necessary documents for three patent applications has been prepared, two of them being already registered with OSIM, having as applicant the Institution for Organizing University Doctoral Studies, where I have conducted the research, Transilvania University of Brasov, and new directions for future research have been identified.


58

Curriculum vitae

Informa ţii personale

Nume / Prenume PÖLLNER Cosmina-Andreea

Data naşterii 2 septembrie 1984

Naţionalitate română

Adresă str. Zaharia Bârsan, nr. 701, com: Sânpetru, jud: Braşov

Telefon mobil 0746135017

E-mail [email protected]

Experienţa profesională

28.02.2011-30.09.2011, 27.02.2012 – 28.09.2012

Cadru didactic asociat la Universitatea “Transilvania” din Braşov

01.10.2009- Prezent Universitatea ”Transilvania” din Braşov, doctorandă cu frecvenţă în domeniul inginerie industrială

Publicaţii 15 lucrări ştiinţifice publicate şi diseminate în cadrul conferinţelor de profil după cum urmează: 5 lucrări ştiinţifice publicate ca unic autor; 4 lucrări ştiinţifice publicate în calitate de prim autor; 6 lucrări ştiinţifice publicate în calitate de coautor. Dintre aceste lucrări: 9 sunt indexate ISI; 6 sunt recunoscute CNCSIS clasa B/B+.

Cereri de brevet de invenţie

A/01396/, 2010 Presă de vulcanizat, mecanică A/00281/, 2011 Presă de vulcanizat, mecanică

Educaţie şi formare

01.10.2009 - 30.09.2012 Universitatea “Transilvania” din Braşov, doctorandă cu frecvenţă în domeniul inginerie industrială, Titlul tezei de doctorat “Cercetări inovative privind dezvoltarea unor noi prese de vulcanizat”

01.10.2008 - 30.06.2010 Universitatea “Transilvania” din Braşov, Master la Facultatea de Inginerie Tehnologică, Specializarea: Managementul Sistemelor de Producţie

01.10.2003 -13.06.2008 Universitatea “Transilvania” din Braşov, Departamentul pentru Pregătirea Personalului Didactic

01.10.2003 - 30.06.2008 Universitatea “Transilvania” din Braşov, Facultatea de Inginerie Tehnologică, Specializarea: Maşini şi Sisteme de Producţie

15.09.1999 – 14.07.2003 Grup Şcolar Industrial “Hidromecanica” Braşov, Liceu absolvit cu Certificat de competenţe profesionale, Specializarea: tehnician electrotehnist

Aptitudini şi competenţe personale

Soft-uri CAD: AutoCad 2007, Pro Engineer, Catia (V5R16) Cunoştinţe de operare în Microsoft Office; cunoştinţe navigare Internet

Limbi str ăine cunoscute Engleză intermediar Spaniolă intermediar


59

Curriculum vitae

Personal Information

Surname/ Name PÖLLNER Cosmina-Andreea

Date of Birth 2nd September 1984

Nationality Romanian

Addresss str. Zaharia Bârsan, nr. 701, com: Sânpetru, jud: Braşov

Mobile 0746135017

E-mail [email protected]

Work Experience

28.02.2011-30.09.2011, 27.02.2012 – 28.09.2012

“Transilvania” University of Braşov, Associate professor

01.10.2009- Present “Transilvania” University of Braşov, PhD student in Industrial Engineering

Publications 15 scientific papers published and disseminated at conferences in the field as follows: 5 scientific papers published as sole author, 4 scientific papers as first author, 6 papers published as coauthor. Of these works: 9 are ISI; 6 are CNCSIS class B / B +.

Patent Applications A/01396/, 2010 Vulcanizing Press, Mechanical A/00281/, 2011 Vulcanizing Press, Mechanical)

Education and Training

01.10.2009 - 30.09.2012 “Transilvania” University of Braşov, PhD student in Industrial Engineering, Thesis “Innovative Research and Development of New Vulcanizing Presses”

01.10.2008 - 30.06.2010 “Transilvania” University of Braşov, Master of the Faculty of Engineering Technology, Specialization: Management of Production Systems

01.10.2003 -13.06.2008 “Transilvania” University of Braşov, Department for Academic Staff Training

01.10.2003 - 30.06.2008 “Transilvania” University of Braşov, Faculty of Engineering Technology, Specialization: Machines and Production Systems

15.09.1999 – 14.07.2003 Grup Şcolar Industrial “Hidromecanica” Braşov, Highschool and professional competence certificate, Specialization: Electro Technician

Skills 2D/3D CAD: AutoCad 2007, Pro Engineer, Catia (V5R16) Microsoft Office; Internet Browsing

Foreign Languages English intermediate Spanish intermediate

Date post:	14-Jul-2016
Category:	Documents
Upload:	lupu-alex
View:	9 times
Download:	3 times

Pollner.pdf

Documents