Tabela de conteúdo
Cam e seguidor
Cam e seguidor é um mecanismo usado para obter o movimento desejado, como alternativo ou translacional a partir de uma entrada disponível, geralmente rotacional.
Came e seguidor com diferentes tamanhos e formatos estão disponíveis no mercado.
Os elementos do mecanismo são;
- Excêntrico
- seguidor
Diagrama de came e seguidor
O que é um Cam?
O came é o componente de acionamento do mecanismo, garantindo que o seguidor siga o movimento desejado.
Portanto, o perfil e o tamanho do came são significativos em um cam e seguidor mecanismo.
Ao projetar o mecanismo, a principal preocupação é obter o perfil adequado do came.
O que é um seguidor?
O componente que dá o movimento desejado no mecanismo é o seguidor. O movimento do seguidor é a saída do mecanismo seguidor de came.
Geralmente, os seguidores têm dois tipos distintos de movimentos, oscilantes e alternativos. Os seguidores são projetados de forma que, sempre toquem no came durante a operação do came.
À medida que o seguidor se move sobre o came, há resistência ao atrito e atuação de impulso lateral. O resistência ao atrito leva à falha por desgaste do mecanismo seguidor de came.
Classificação de came e seguidor | Diferentes tipos de came e seguidor
Existem diferentes tipos de cames e seguidores disponíveis de acordo com as aplicações.
Esses são discutidos abaixo;
Tipos de câmeras
Os cames podem ser classificados da seguinte maneira;
Tipos de cames: com base na forma
- Placa ou came de disco
É a câmera mais usada. É cortado de um disco ou placa de metal em uma forma pré-planejada de acordo com a necessidade.
Muitos parâmetros importantes do came podem ser explicados usando o came da placa, como o círculo base, ângulo de pressão, ponto de inclinação, etc.
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- Came cilíndrica
O came é de forma cilíndrica. Uma ranhura é cortada na superfície do cilindro e o seguidor se move dentro da ranhura. O cilindro gira e o seguidor oscila de acordo.
- Câmera de cunha
A figura mostra um came em cunha. Os cames de cunha têm uma cunha de forma especificada que alterna e leva à reciprocidade ou oscilação do seguidor.
- Came esférica
Um came esférico é semelhante a um came cilíndrico; a única diferença é que a ranhura é cortada em uma esfera em vez de um cilindro.
- Câmera globóide
O came globóide também é semelhante ao came cilíndrico; a única diferença é que o bosque é cortado em uma forma globóide.
- Conjugado ou came duplo
O came conjugado consiste em cames de dois discos aparafusados. Este tipo é usado para operações muito silenciosas.
Tipos de cames: com base no movimento do seguidor
O movimento do seguidor pode ser classificado como,
- Dwell - Nenhum movimento para o seguidor.
- Rise or Ascend - O seguidor se move para cima.
- Retorno ou descida - O seguidor se move para baixo.
O perfil do came controla o comprimento e a quantidade de subida, descida ou parada em um mecanismo seguidor de came. Portanto, de acordo com o movimento do seguidor, os cames podem ser classificados.
Por meio do projeto adequado do perfil do came, qualquer combinação de parada, elevação ou retorno pode ser alcançada. Em cada ciclo, o seguidor retorna ao estado inicial. Portanto, se houver uma subida, a quantidade igual de descida ocorrerá no perfil do came automaticamente.
Algumas combinações são,
- Ascensão, Permanência, Retorno Cam
- Ascensão, Retorno, Ascensão Cam
- Permanecer, Subir, Permanecer, Retornar, Permanecer Cam
Tipos de cames: com base no tipo de restrição
- Carregado por mola: O contato entre o came e o seguidor é habilitado por meio de uma mola pré-carregada.
- Impulso positivo: Fornecer ranhura conforme mostrado no came cilíndrico é um exemplo de came de acionamento positivo. Aqui, o movimento do seguidor é restringido devido à presença de ranhura.
- Câmera de gravidade: A força da gravidade ajuda a manter o contato entre o came e o seguidor. O peso do seguidor deve ser suficiente para obter contato constante.
Tipos de seguidores
Os seguidores podem ser classificados como segue;
Tipos de seguidores : Com base na forma do seguidor
- Seguidor de faca afiada
Um exemplo de seguidor de fio de faca é dado na figura. É ter uma borda afiada, ou seja, lâmina de faca, fazendo contato com o came.
Podemos esperar uma maior resistência ao atrito e desgaste para esses tipos de cames. E o sistema também tem um impulso lateral considerável. Devido a essas limitações, não é comumente usado.
- Seguidor de rolo
Neste seguidor, a borda pontiaguda é substituída por um rolo que gira livremente em torno de seu eixo. Aqui, a resistência ao atrito e o desgaste são reduzidos. No entanto, o impulso lateral não é eliminado.
- Seguidor de face plana
Também é chamado de seguidor de cogumelo. O ponto de contato no seguidor de fio de navalha é substituído por uma placa plana, conforme mostrado na figura. Aqui, a resistência ao atrito não é reduzida; entretanto, uma diminuição considerável no empuxo lateral pode ser alcançada.
O perfil do came deve ter um formato convexo para este tipo de rolete; caso contrário, o seguidor e o came ficam presos no perfil côncavo do came.
- Seguidor de rosto esférico
Isso é semelhante ao seguidor de face plana; a diferença é que o perfil de contato tem a forma de um hemisfério; portanto, a resistência ao atrito também reduz.
Types de seguidores : Com base no movimento
- Seguidor oscilante
O seguidor oscila neste tipo de mecanismo seguidor de came. Um exemplo é dado na figura.
- Seguidor recíproco
O seguidor retribui neste tipo de mecanismo seguidor de came. Um exemplo é dado na figura.
Tipos de seguimentoers : Com base no caminho do seguidor
- Seguidor radial ou em linha
Neste tipo de seguidor, o centro do came e a linha de ação do seguidor estão na mesma linha mostrada na figura.
- Seguidor de deslocamento ou mecanismo seguidor de excêntrico excêntrico
Nesse tipo de seguidores, a linha de ação estendida do seguidor e do centro do came não se encontra na mesma linha. O empuxo lateral é reduzido se estivermos usando um seguidor de deslocamento.
A Terminologia de uma Cam
Já discutimos a importância de um perfil de came.
Agora veremos algumas terminologias importantes da câmera.
A figura mostra um came com rolete, indicando todos os termos que vamos discutir.
O rolo nas diferentes posições sobre o came é mostrado, assumindo que o came permanece estacionário e o rolo se desloca junto com o perfil do came.
- Círculo Base
É o menor círculo desenhado com o centro no centro do came e toca o perfil do came.
- Pontos de rastreamento
Esses são os pontos arbitrários ao redor do perfil do came, através dos quais o centro do seguidor se move.
No caso do rolete seguidor, os traços são obtidos somando o raio do rolete do perfil do came, conforme mostrado na figura.
Para seguidores de fio de faca, os pontos de rastreamento estão no próprio perfil do came.
- Curva de inclinação
Se juntarmos todos os pontos de rastreamento, obteremos a curva de pitch.
- Círculo principal
É o menor círculo desenhado com o centro no centro do came e toca a curva de inclinação.
- Ângulo de pressão
O ângulo de pressão é definido em cada ponto da curva de inclinação.
É o ângulo entre a direção do movimento do seguidor e a curva normal da afinação.
Quanto maior a inclinação no perfil do came, maior o ângulo de pressão.
O ângulo de pressão mais alto não é preferido, pois aumenta a força necessária para levantar o seguidor.
- Ponto de arremesso
É um ponto na curva de inclinação onde o ângulo de pressão é máximo.
- Círculo de arremesso
Círculo com centro no centro do came e passa pelo ponto de inclinação.
Mecanismo de trabalho de came e seguidor
A figura mostra o came e o mecanismo seguidor em diferentes posições.
Na figura fornecida, o came gira no sentido anti-horário.
Inicialmente, por algum tempo, o seguidor se move para cima. O movimento ascendente é conhecido como ascensão ou período de ascensão (entre (a) e (b)).
Depois disso, o seguidor permanece na mesma posição por alguma rotação do came (entre (b) e (c)).
A partir daí, o seguidor move-se para baixo (entre (c) e (d)), conhecido como descer ou retornar. Ao final do retorno, o seguidor atinge sua posição inicial e permanece estacionário até o início do próximo ciclo (entre (d) e (e)).
O ciclo continua se repetindo. Aqui, obtivemos o movimento alternativo para o seguidor do movimento de rotação do came.
O movimento do seguidor pode ser categorizado como aumento-permanência-retorno-permanência.
Podemos mudar o movimento do seguidor projetando apropriadamente o perfil do came.
Imagine o movimento do seguidor para a figura dada abaixo,
Forças atuando em um mecanismo de came e seguidor
Existem principalmente duas forças atuando no mecanismo do seguidor do came, a força normal e a força de atrito.
A direção da força normal e da força de atrito é mostrada na figura. A força normal atua normalmente ao perfil do came, e a força de atrito atua tangencialmente ao perfil do came.
A força normal pode se dividir em dois componentes; horizontal e vertical.
A equação para força horizontal e vertical é dada abaixo,
A força vertical está ajudando a levantar o seguidor. A força horizontal é uma força desnecessária, que dá um impulso lateral ao seguidor.
O anjo θ é o ângulo de pressão.
A análise acima é realizada apenas para força normal. A força de atrito também pode ser analisada de forma semelhante, dividindo-a em componentes horizontais e verticais.
Pode-se observar que a força de atrito aumenta o empuxo lateral e diminui a força líquida de levantamento.
Empuxo lateral na came e seguidor
Conforme explicado acima, o empuxo lateral é uma força desnecessária que deve ser reduzida para o bom funcionamento do came e mecanismo seguidor.
Um componente da força normal e da força de atrito está contribuindo para o empuxo lateral.
O empuxo lateral pode ser reduzido em,
- Usando um seguidor de rosto plano
- Usando mecanismo seguidor de came deslocado.
- Reduzindo o ângulo de pressão.
- Reduzindo o atrito
Significado do ângulo de pressão no came e seguidor
A partir da análise acima, podemos ver que o aumento no ângulo de pressão leva a uma diminuição na força de sustentação e um aumento na força de empuxo. A força de elevação deve ser suficiente para superar a força da mola ou força gravitacional no mecanismo seguidor do came. Portanto, se o ângulo de pressão for muito alto, é necessária alta energia para levantar o seguidor.
Portanto, o ângulo de pressão é geralmente mantido o mais baixo possível no mecanismo seguidor do came.
Design de seguidor de came
Agora, discutiremos como projetar um mecanismo seguidor de came.
O projeto do perfil do came é a etapa principal na fabricação do mecanismo seguidor do came.
O perfil do came depende do tamanho do seguidor, do tipo de seguidor e do tipo de movimento necessário.
Velocidade constante, aceleração constante e o movimento harmônico simples são alguns dos movimentos no mecanismo de came e seguidor.
Os perfis de came são diferentes para obter os movimentos acima.
Antes de discutir o perfil da cam, devemos conhecer alguns termos.
Ângulo de ascensão : A rotação angular do came durante a ascensão do seguidor é conhecida como ângulo de ascensão.
Ângulo de morada: É a rotação angular do came durante o período de espera.
Ângulo de descida: É a rotação angular do came durante o período de retorno.
Levante ou golpe: A distância percorrida pelo seguidor durante o período de subida ou retorno.
Agora, vamos discutir o projeto de um perfil de came.
A etapa crítica no projeto do perfil do came é desenhar um diagrama de deslocamento.
O diagrama de deslocamento é o gráfico traçado entre a distância angular do came e a elevação do seguidor.
O diagrama de deslocamento varia para diferentes movimentos.
Depois de obter o diagrama de deslocamento, temos que transferir a distância ao círculo base para obter o perfil do came.
Diagrama de deslocamento
O diagrama de deslocamento para diferentes movimentos é explicado nesta seção.
O ângulo de subida, parada, descida e elevação do curso são variáveis predefinidas.
Agora, vamos supor que o ângulo de subida, parada e descida e a sustentação do curso são 90o, 90o, 90oe 10cm, respectivamente.
O desenho de diferentes diagramas de deslocamento é explicado a seguir;
Velocidade constante
- Desenhe o eixo xey, marque os ângulos no eixo xe levante no eixo y.
- Marque a subida, descida e permanência no eixo x.
- Junte o canto inferior esquerdo e o canto superior direito em ascensão para obter o deslocamento do seguidor durante o período de arroz.
- Durante o período de espera, a curva de deslocamento será paralela ao eixo x.
- Junte-se ao canto superior esquerdo e ao canto inferior direito para desenhar a curva de deslocamento durante a descida.
Aceleração constante
A figura mostra o desenho do diagrama de deslocamento para ascensão.
- Divida o ângulo de ascensão em um número par de partes (n partes). E desenhe linhas verticais.
- Marque a linha central e divida-a em n partes.
- Desenhe uma linha do canto inferior esquerdo para cada ponto na linha central até n / 2 partes, faça o mesmo para o ponto restante do canto superior direito.
- Marque o ponto de contato entre a 1ª linha vertical e a 1ª linha inclinada e a 2ª vertical e a 2ª linha inclinada e assim por diante.
- Junte os pontos.
Movimento harmônico simples
A figura mostra o desenho do diagrama de deslocamento para ascensão.
- Divida o ângulo de ascensão por n número de partes. E desenhe linhas verticais.
- Desenhe um semicírculo no eixo y com diâmetro igual a levantar, divida-o em n partes.
- Agora, desenhe uma linha horizontal de cada ponto no semicírculo até as linhas verticais correspondentes.
- Una o ponto de contato entre a linha horizontal e a linha vertical.
Desenho de perfil de came
A figura mostra o perfil do came para o perfil de velocidade constante mencionado acima.
As etapas envolvidas no desenho do perfil do came a partir do diagrama de deslocamento são,
- Desenhe o círculo básico.
- Marque a subida, a descida e o período de permanência no círculo da base.
- Divida a subida e a descida em partes iguais semelhantes ao diagrama de deslocamento.
- Meça a distância do eixo x à curva no diagrama de deslocamento para cada nível vertical.
- Marque a distância medida do círculo base para cada nível vertical, respectivamente.
- Junte-se aos pintos
Seleção de material de came e seguidor
Para a maioria das aplicações, o came é fabricado com metais. Ligas de aço e ferros fundidos são os materiais mais comumente usados.
Os termoplásticos como náilon e polipropileno são usados em alguns casos.
Como construir uma câmera e um seguidor?
Aqui, discutimos a técnica de fabricação usada para produzir came e seguidor.
Inicialmente, temos que projetar o came e o seguidor e estudar as forças atuantes, induzidas por tensão, a carga máxima que o par seguidor do came pode suportar, etc. Geralmente, o software SolidWorks é usado para projetar o mecanismo do came e do seguidor.
Para materiais termoplásticos, a moldagem por impacto é usada para a fabricação.
Para cames de metal, uma variedade de técnicas de fabricação é usada. Técnicas convencionais de manufatura, como retificação, fresagem, forjamento a frio, etc., são usadas para produzir came. Para alta precisão, a usinagem CNC é usada. As técnicas de metalurgia do pó também são usadas em muitas situações.
Grau de liberdade da came e do seguidor
O grau de liberdade do came e do seguidor deve ser sempre um.
O grau de liberdade indica o número de variáveis independentes para definir o movimento do sistema. O grau de liberdade 1 significa que precisamos de uma variável independente para descrever o movimento. Isso significa que o movimento entre os links só é possível de uma maneira. Se girarmos o came, o seguidor apenas retribuirá; não vai retribuir e oscilar juntos.
As restrições são fornecidas para garantir que o grau de liberdade do sistema seja único.
Aplicações de Cam e Seguidor
- Motores IC
- Abertura e fechamento da válvula de admissão e exaustão.
- Bomba de combustível em operação
- Torno automático
- mecanismo de alimentação
- Brinquedos
- Relógios de parede
Vantagens e desvantagens da câmera e do seguidor
Vantagens do mecanismo seguidor de came
- Por meio do projeto adequado do perfil do came, uma variedade de movimentos do seguidor pode ser obtida.
- Capaz de operar com precisão.
- Mecanismo fácil para converter o movimento rotacional em movimento alternativo ou oscilante.
- O número de componentes diminui com o uso de um mecanismo de came e seguidor.
- Compacto
Desvantagens do mecanismo seguidor de came
- Sujeito ao desgaste, portanto, só pode ser usado quando a força de transmissão é menor.
- É necessária uma fabricação precisa.
- Alto custo de fabricação.
- Existe uma limitação para o tamanho do mecanismo. O tamanho grande é um desafio para operar.
Perguntas objetivas da câmera e do seguidor
- Durante o período de ascensão ou ascensão, o seguidor é;
- Subindo
- Movendo para baixo
- Estacionário
- Nenhuma das alternativas anteriores
Resp: 1
- No came e no seguidor, o atrito deve ser
- Alta
- Baixo
- Médio
Resp: 2
- O empuxo lateral pode ser reduzido se usarmos;
- Seguidor de rolo
- Seguidor de lâmina de faca
- Seguidor de placa plana
Resp: 3
Problema de câmera e seguidor
Tente responder ao problema dado você mesmo,
- Desenhe o diagrama de deslocamento e o perfil do came para as seguintes condições,
Tipo de seguidor: seguidor de ponta de faca
Elevação: 6 cm
Raio do círculo de base: 6 cm
Ângulo de ascensão: 60
Ângulo de permanência: 120
Ângulo de descida: 60
Tipo de movimento durante a ascensão: movimento harmônico simples.
Tipo de movimento durante a descida: Movimento harmônico simples.
Perguntas e respostas importantes
Qual é a diferença entre cam e follower?
O came é o driver do mecanismo do came e seguidor, que alterna ou gira. O seguidor é o componente acionado, que oscila ou alterna. O objetivo final do mecanismo de came e seguidor é obter o movimento desejado para o seguidor.
Movimento da câmera e do seguidor?
O came e o seguidor podem ter uma combinação diferente de movimentos.
O came geralmente gira (cilíndrico, cames de placa) ou recíproco (came em cunha)
O seguidor oscila ou retribui.
Um seguidor de came é um levantador?
Sim
Tipos de cam e seguidor
Uma descrição detalhada é fornecida no conteúdo acima.
Por que os 'offsets' são necessários na câmera e nos seguidores?
O deslocamento é usado para reduzir o desgaste e o empuxo lateral.
Em física e mecânica, como um seguidor de came é um par superior?
A classificação do par superior e do par inferior é baseada no contato entre os links. A natureza do contato é o ponto (seguidor de lâmina de faca) ou linha (seguidor de rolo) no mecanismo seguidor de came. Portanto, é um par mais alto.
Qual é o significado do ângulo de pressão nos seguidores Cam?
O ângulo de pressão indica a inclinação do perfil do came.
Um aumento no ângulo de pressão leva a uma diminuição na força de sustentação e um aumento na força de empuxo. A força de elevação deve ser suficiente para superar a força da mola ou força gravitacional no mecanismo seguidor do came. Portanto, se o ângulo de pressão for muito alto, é necessária alta energia para levantar o seguidor.
Portanto, o ângulo de pressão é geralmente mantido o mais baixo possível no mecanismo seguidor do came.
Por que o seguidor de rolo é preferido ao seguidor de fio de navalha?
O seguidor de rolo é preferível ao seguidor de fio de faca para reduzir o atrito e, portanto, o desgaste do seguidor.
Qual é o ângulo de pressão e os métodos para controlar o ângulo de pressão de um came?
O ângulo de pressão é definido em cada ponto da curva de inclinação.
É o ângulo entre a direção do movimento do seguidor e a curva normal de afinação.
Métodos para reduzir o ângulo de pressão;
- Use o seguidor de deslocamento
- Aumente o tamanho da câmera
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