Masurarea Marimilor Cinematice

Ministrul Educatiei, Cercetarii Tineretului si                    Sportului

Colegiul Tehnic ,,Marcel Guguianu” Zorleni

PROIECT DE CERTIFICARE  A COMPETENTELOR PROFESIONALE

            

             Specializarea, Tehnician Proiectant CAD

Indrumator                                               Candidat

Prof. Ciripan Mihaela                        Fira Tudor Paul 

                                                                    cls XII-D  

                                           2012

Tema proiectului

Masurarea Marimilor Cinematice

                                   

Cuprins

Argument………………………………….......................4.

Capitolul.I.Masurarea vitezei…………………….............5.

I.1.Masurarea vitezei liniare...............................................5.

I.2.Masurarea vitezei unghiulare........................................7.

Capitolul.II.Masurarea vitezei de deplasare a vehiculelor.7.

Capitolul.III.Mijloace pentru masurarea acceleratiei.......12.

III.1.Caracteristicile accelerometrelor..............................14.

Capitolul.IV.Masurarea turatiilor......................................16.

Capitolul.V.Masuri de tehnica securitatii muncii.............17.

Anexe................................................................................19.

Bibliografie.......................................................................21.

Argument

   Viteza se exprimă ca raportul dintre spaţiul parcurs în unitatea de timp.

 v = Δs/Δt  

unde: v=viteza; Δs=spaţiul parcurs;

Δt=timpul necesar parcurgerii spaţiului s.

   Viteza poate fi liniară (caracterizează mişcarea liniară) sau unghiulară (caracterizează mişcarea de rotaţie).

   Viteza este o mărime derivată, care în SI se măsoară în metri pe secundă (m/s).

   Aparatele care măsoară acceleraţia unui obiect în mişcare sunt denumite accelerometre. Partea cea mai importantă din construcţia acestor aparate o reprezintă captorul (traductorul).

   Viteza liniară este o mărime vectorială care caracterizează mişcarea unui punct material în raport cu un sistem de referinţă. Ea este rezultatul raportului dintre distanţa parcursă şi timpul necesar parcursului.

Viteza unghiulara reprezintă unghiul corespunzător arcului de cerc parcurs în unitatea de timp de către un mobil în mişcare circulară uniformă.

    Turometrul centrifugal; Măsoară turaţia unui arbore aflat în mişcare de rotaţie.

    Turaţia este o mărime mecanică care indică numărul de rotaţii efectuate în timp de către un mobil aflat în mişcare de rotaţie uniformă.

Capitolul.I. Masurarea vitezei

   Viteza poate fi liniară (caracterizează mişcarea liniară) sau unghiulară (caracterizează mişcarea de rotaţie).

Viteza este o mărime derivată, care în SI se măsoară în metri pe secundă (m/s).

 

 Unitati de masura pentru viteza

I.1.Masurarea vitezei liniare

   Viteza liniară este o mărime vectorială care caracterizează mişcarea unui punct material în raport cu un sistem de referinţă. Ea este rezultatul raportului dintre distanţa parcursă şi timpul necesar parcursului:

Dimensional: [v] = L T'

în SI, viteza liniară se măsoară în m/s.

  Viteza se exprimă ca raportul dintre spaţiul parcurs în unitatea de timp.

 v = Δs/Δt  

unde: v=viteza; Δs=spaţiul parcurs;

Δt=timpul necesar parcurgerii spaţiului s.

Tuburile pilÕt: Sunt utilizate pentru măsurarea vitezei apei.Tubul se scufundă în apă. Presiunea curentului de apă

produce o ridicare a apei. Viteza de curgere se determină cu

formula:                 unde: v-viteza curentului de apă;

C-constanţa tubului; H-înălţimea coloanei de apă în tub.

Anemometrele: Sunt utilizate pentru determinarea vitezei gazelor. Pentru determinarea vitezei vântului se folosesc anemometrele cu cupe, iar pentru determinarea vitezei curentului de aer la aparatele de aer condiţionat se folosesc anemometrele digitale.

                    

I.2. Masurarea vitezei unghiulare

Viteza unghiulara reprezintă unghiul corespunzător arcului de cerc parcurs în unitatea de timp de către un mobil în mişcare circulară uniformă.

·       viteza unghiulară se exprimă cu relaţia: 

 

                                     unde: Df=unghiul corespunzător

arcului de cerc parcurs;

Dt=timpul necesar parcurgerii spaţiului.

·       Unităţi de măsură

Viteza unghiulară este o mărime derivată care în Si se măsoară în rad/s.

Capitolul.II.Măsurarea vitezei de deplasare a vehiculelor

   Viteza de rotaţie se măsoară cu tahometrul.

   Tahometrele mecanice pot fi:

·       tahometre centrifugale;

·       tahometre cu dispozitiv cronometric.        

Viteza de deplasare a autovehicolelor se măsoară cu vitezometrul.

             

       Tahometru                            Vitezometru

   Acesta este un mijloc de măsurare instalat pe bordul autovehiculelor, pentru indicarea vitezei şi a distanţei parcurse. în aceeaşi carcasă sunt montate două aparate: vitezometrul, pentru indicarea vitezei orare, şi kilometrajul, pentru indicarea distanţei parcurse.

   Măsurarea se face prin legarea celor două aparate prin intermediul unui cablu flexibil, care transmite mişcarea de la cutia de viteze la axul de antrenare al aparatului.

   La mişcarea de rotaţie, viteza unghiulară a unui punct material este definită de relaţia:

 

unde:

- ω este viteza unghiulară;

- Δφ este unghiul corespunzător arcului de cerc parcurs;

- t este timpul necesar parcursului.

   Unitatea de măsură pentru viteza unghiulară este rad/s.

  

   Mijloacele pentru măsurarea vitezei de rotaţie se numesc tahometre. Ele pot fi portabile şi de banc. Din punctul de vedere al principiului de funcţionare, tahometrele pot fi mecanice şi electrice.

   1. Tahometrele mecanice sunt, în general, portabile. Ele pot fi:

- cu dispozitiv centrifugal;

- cu dispozitiv cronometric;

- vibratoare;

- hidrocentrifugale;

- pneumatice.

   • Tahometrele mecanice cu dispozitiv centrifugal sunt caracterizate de o precizie scăzută, care nu depăşeşte valoarea de 2%. Ele sunt prevăzute cu o cutie de viteze, ceea ce dă posibilitatea utilizării aceluiaşi tahometru în mai multe domenii de măsurare.

   Tahometrele cu dispozitiv centrifugal lucrează pe baza creşterii forţei centrifuge cu pătratul turaţiei maselor în rotaţie.

   Axul de antrenare primeşte mişcarea de la axul căruia îi măsurăm turaţia. Mişcarea de rotaţie se transmite apoi prin intermediul pârghiilor, care au greutăţi la capete, la piesa mobilă ce culisează într-un ghidaj (care are rolul de a transforma mişcarea de rotaţie în mişcare de translaţie). De la acest ghidaj, prin intermediul pârghiei, mişcarea trece în zona mecanismului de prelucrare a semnalului, în scopul afişării mărimii măsurate.

   Domeniul de măsurare al tahometrelor cu dispozitiv centrifugal este cuprins între 30 min-1 şi 48 000 min .

   • Tahometrele mecanice cu dispozitiv cronometric sunt tahometrele mecanice care au montat în plus un contor de rotaţii şi un cronometru. Acestea sunt montate astfel încât să poată fi pornite simultan, prin schimbarea poziţiei axului de antrenare la pornirea tahometrului.

Valoarea turaţiei se obţine împărţind indicaţiile contorului (care reprezintă numărul rotaţiilor) la valoarea indicaţiilor cronometrului (care reprezintă numărul unităţilor de timp considerate).

   2. Tahogeneratoarele electrice sunt mijloace de măsurare pentru viteza de rotaţie. Ele pot fi:

- generatoare;

- cu curenţi Foucault;

- cu impulsuri;

- stroboscopice.

   Tahometrele generatoare sunt mijloace de măsurare care folosesc principiul inducţiei electromagnetice şi care transformă viteza de rotaţie într-o tensiune care poate fi măsurată cu ajutorul unui voltmetru.

   Ele pot funcţiona în curent continuu sau în curent alternativ. Tahometrul care funcţionează în curent continuu este dinamul cu colector, la care excitaţia este dată de un magnet permanent.

   Forţa electromotoare care se produce este proporţională cu turaţia. Măsurarea efectivă se face cu un voltmetru a cărui scară gradată este divizată în rotaţii pe minut.

   Acest tip de tahometru este sensibil la variaţiile de temperatură, care pot produce variaţii ale inducţiei magnetice.

   Tahometrele generatoare de curent alternativ sunt construite pe principiul alternatoare-lor. Ele au excitaţia constantă, realizată cu un magnet permanent.

   Acest tip de tahometru este folosit pentru măsurarea vitezei de rotaţie până la 3000 rot/min, caz în care magnetul permanent este fix şi înfăşurarea indusă este rotativă.

   Când magnetul permanent este rotativ şi înfăşurarea indusă este fixă, aparatul măsoară peste 3000 rot/min.

   • Tahometrele stroboscopice folosesc stroboscopul, care este o lampă electronică de tip fulger, care produce impulsuri luminoase cu frecvenţă ce poate fi reglată.               Stroboscopul se bazează pe faptul că ochiul vede sistemul rotitor în repaus atunci când frecvenţa impulsurilor este egală cu frecvenţa de rotaţie. Stroboscopul cu obturare mecanică se compune dintr-un disc cu fante şi un tahometru cu ajutorul căruia se citeşte viteza de rotaţie a arborelui cu disc.

Capitolul.III.Mijloace pentru măsurarea acceleraţiei

   Acceleraţia  reprezintă variaţia continuă a vitezei unui corp în mişcare în unitatea de timp.

                        a = Dv/Dt

   Unitatea de măsură: m/s2

   Mijloacele de măsurare pentru acceleraţii sunt:

·       rezistive;

·       capacitice;

·       inductive.

Exemplu de aparat pentru măsurarea acceleraţiei (accelerometru).

   Aparatele care măsoară acceleraţia unui obiect în mişcare sunt denumite accelerometre. Partea cea mai importantă din construcţia acestor aparate o reprezintă captorul (traductorul).

   Captorii pentru măsurarea parametrilor unei vibraţii sunt de două feluri:

• cu punct fix (cvasistatică), care măsoară mişcarea vibratorie în raport cu un element mobil;

• seismici, care funcţionează pe principiul unui sistem oscilant format dintr-o masă, un element elastic şi un amortizor.

   În principiu, un captor pentru măsurarea vibraţiilor (captor seismic) are următoarele elemente componente: suportul S, legat rigid de obiectul a cărui vibraţie se măsoară, masa, legată de suport prin intermediul arcului de constantă k, şi amortizorul c. Traductorul T, legat de masa m, transformă mişcarea într-un semnal electric.

   Din punctul de vedere al caracteristicilor tehnico-metrologice, cel mai răspândit este captorul piezoelectric pentru măsurarea vibraţiilor.

   În comparaţie cu alte tipuri de captori, cei piezoelectrici au o serie de avantaje, şi anume:

• sunt autogeneratoare (nu necesită alimentare separată);

• nu au piese mobile care să fie supuse uzării;

• au o construcţie robustă şi compactă;

• sunt uşor de etalonat şi de utilizat;

• pot fi montaţi în orice poziţie;

• sunt puţin influenţaţi de condiţiile de mediu;

• în afară de acceleraţii, se pot utiliza şi la măsurarea vitezelor şi a deplasărilor.

   Captorii piezoelectrici pot funcţiona prin compresiune, forfecare sau încovoiere.

   Cei mai uzuali sunt captorii piezoelectrici care funcţionează prin compresiune şi forfecare.

   Pe cele două discuri din cristale piezoelectrice este aşezată o masă grea, întregul sistem fiind preîncărcat cu ajutorul unui resort rigid şi montat pe o bază masivă. Când captorul este supus vibraţiilor, masa va exercita asupra cristalelor o forţă variabilă, proporţională cu acceleraţia.      Datorită efectului piezoelectric, între cele două discuri va apărea o tensiune variabilă, proporţională cu forţa perturbatoare, implicit cu acceleraţia.

III.1.Caracteristicile accelerometrelor

   Accelerometrele sunt de tip monoaxial, adică sunt mijloace de măsurare care pot determina valoarea acceleraţiei doar pe o singură axă. Axa de măsurare este perpendiculară pe suprafaţa de montare a accelerometrului.

   Accelerometrele care au trei axe de măsurare, conţin trei elemente seismice monoaxiale, care sunt montate pe trei direcţii perpendiculare între ele. La acest tip de aparate, există trei ieşiri electrice independente. Ele se folosesc în cazul în care este necesară măsurarea acceleraţiei pe trei direcţii, deoarece aparatul asigură o ortogonalitate mai bună decât trei accele-rometre montate monoaxial pe fiecare direcţie.

   Caracteristicile accelerometrelor pot fi:

• fizice - forma, dimensiunile, masa şi frecvenţa;

• electrice - raportul de amplificare şi sensibilitate.

   Accelerometrele au, în general, formă cilindrică. Ele sunt prevăzute cu şuruburi pentru montare, aşezate la baza accelerometrului.

   Masa accelerometrelor este relativ redusă, fiind cuprinsă între 0 şi 60 de grame. În general, pentru un accelerometru cu dimensiune mai mare, sensibilitatea este mai mare, iar frecvenţa de rezonanţă este mai mică. Cele mai mici accelerometre au diametrul de 6 mm şi înălţimea de 6 mm, iar cele mai mari au diametrul de 50 mm şi înălţimea de 50 mm.

   Pentru măsurarea vibraţiilor cu precizie crescută este necesar să se folosească accelerometre cu sensibilitate mare, cu gamă mare de frecvenţe şi cu greutate mică.

   Trebuie ţinut seama de faptul că accelerometrele cu sensibilitate mare sunt în general mai grele.

   Alegerea accelerometrelor se face ţinând seama de următoarele criterii:

• precizia măsurătorilor este afectată de greutatea crescută a accelerometrului;

• gama de frecvenţă care trebuie măsurată trebuie să fie compatibilă cu gama de frecvenţă a accelerometrului;

• gama dinamică a accelerometrului trebuie să fie adecvată măsurătorilor care vor fi efectuate; accelerometrele pentru şocuri vor fi alese din gama pentru niveluri înalte ale semnalelor, iar accelerometrele sensibile, pentru niveluri slabe ale semnalelor;

• depăşirea temperaturii maxime de funcţionare a accelerometrului produce depolarizarea cristalului piezoelectric, deci pierderea sensibilităţii;

• funcţionarea corectă a accelerometrelor este puternic influenţată de factorii de mediu, ca: umiditate, zgomote acustice, câmpuri magnetice şi radiaţii intense.

Capitolul.IV.Masurarea turatiilor

   Turaţia este o mărime mecanică care indică numărul de rotaţii efectuate în timp de către un mobil aflat în mişcare de rotaţie uniformă.

Se notează cu n şi se măsoară în rot/min.

 

                       unde: w=viteza  unghiulară

   Măsurarea turaţiei este necesară pentru verificarea modului de funcţionare a motoarelor electrice, motoarelor cu ardere internă, maşinilor unelte etc.

Turometrul centrifugal; Măsoară turaţia unui arbore aflat în mişcare de rotaţie.

   În timpul funcţionării apare o forţă centrifugă

Fc =m*r*w2 unde:m=masa greutăţilor;r=raza cercului descris de greutăţi;w=viteza unghiulară de măsurat proporţională cu turaţia.

   Aparatul are un ax 1 ce este antrenat într-o mişcare de rotaţie datorită cuplării capătului său liber de arborele a cărui turaţie se măsoară. Forţa centrifugă determină deplasarea  greutăţilor 3 prin intermediul pârghiei 4 de pe ax şi totodată duce la modificarea poziţiei pârghiei 5 aflată în legătură cu sectorul dinţat 6 angrenat cu  roata dinţată 7 ce deplasează acul indicator 8. Acesta indică turaţia arborelui.

Capitolul.V. Masuri de tehnica securitatii muncii

   Protecţia muncii constituie un ansamblu de activităţi instituţionalizate având ca scop asigurarea celor mai bune condiţii în desfăşurarea procesului de muncă: apărarea vieţii, integrităţii corporale şi sănătăţii salariaţilor şi altor persoane participante la procesul de muncă.

   Normele de protecţie a muncii stabilite prin prezenţa legii reprezintă un sistem unitar de măsuri şi aplicabilitate tuturor participanţilor la procesul de muncă.

   Activitatea de protecţie a muncii asigură aplicarea criteriilor economice pentru îmbunătăţirea condiţiilor de muncă şi pentru reducerea efortului fizic precum şi mărimi adecvate pentru munca femeilor şi a tinerilor.

   Cheltuielile oferite realizării măsurării de protecţie a muncii sunt finanţate integral din costurile de produncţie a persoanelor juridice finanţate de la bugetul de stat, respectiv din bugetul local.

   Echipamentele tehnice trebuie să corespundă prevederile din normele, standardele şi din reglenemtări referitoare la protecţia muncii şi să nu reprezinte pericol pentru sănătatea sau viaţa salariaţilor, a persoanelor aflate în unitate în nteres de serviciu, sau a altor persoane care se asigure protecţia muncii potrivit prevederilor din articolul III.

   Echipamentele tehnice din produncţia internă şi din import trebuie să fie dotate cu aparatură de măsură şi control al parametrilor tehnologiei, precum şi de prevenire şi avertizare a stărilor de pericol.

   Echipamentele tehnice pot fi fabricate, importate, comercializate şi folosite numai dacă îndeplinesc condiţii de protecţia muncii, certificate de organele competente potrivit legii.

   Materialele igienico-sanitare se acordă obligatoriu şi gratuit de către persoane jurididce şi fizice, persoane care îşi desfăşoară activitatea în locuri de muncă al căror specie impune o igienă personală deosebită.

  Categoria de materiale igienico-sanitare, precum şi locurile de muncă care impun acordarea acestora se atabilesc pe baza normelor elaborate de M.S.

Anexe

Fig.1. tuburile pilÕt

      

Fig.2. anemometre

Fig.3.tahometru

Fig.4.vitezometru

                       

Fig.5.accelerometru

Fig.6.turometru centrifugal

Bibliografie

1.Asamblari mecanice - manual pentru clasa a XI a si a XII ruta progresiva,  Autori: Mihaela Gabriela Ionescu, Ana Olivia, Gabriela Alice Enache, Sorina Antosica, Maria Manole;

 2.Gh. Fratila, Mariana Fratila ,S. Samoila Automobile. Cunoastere, intretinere si reparare. Manual pentru scoli profesionale anii I,II,III;

3. Manolescu, N., Andrian, A., Costinescu, V., Manualul inginerului mecanic, Editura tehnica, Bucuresti, 1976.

4. Organe de masini si mecanisme,Craiova 1993 Autori: Drobota .V;

5. Utilaje si tehnologia meseriei ; manual scoala profesionala  anul II- II autor M. Poienaru.

                                                   http://www.referat.ro