Studio del comportamento della croce di Malta o Croce di Ginevra utilizzando la tecnologia di stampa 3D

I ricercatori studiano il comportamento dei meccanismi di Ginevra stampati in 3D

Una croce di Malta o Croce di Ginevra è un ingranaggio che trasformerà un meccanismo di rotazione continua in un meccanismo di movimento rotatorio intermittente aggiungendo una ruota motrice all’ingranaggio con più slot. Quindi avanza di un singolo passo di 90 ° ogni volta che ruota la ruota motrice. Chiamato per il suo uso frequente negli orologi di fabbricazione svizzera, è ancora usato oggi in cose come proiettori cinematografici e persino in applicazioni stampate in 3D come articoli di novità e sistemi di consegna di farmaci .

Un team di ricercatori della Politehnica dell’Università di Bucarest in Romania ha pubblicato un documento intitolato ” Studiare il comportamento del meccanismo di Ginevra utilizzando la tecnologia di stampa 3D “, in cui hanno considerato l’uso di una varietà di materiali e tecnologie per lo sviluppo e lo studio del comportamento di, questi ingranaggi.

L’astratto afferma: “In questo articolo gli autori hanno considerato il meccanismo esterno di Ginevra. La progettazione e la lavorazione di un meccanismo convenzionale di Ginevra sono generalmente ben note, ma ci sono alcune particolarità, se consideriamo le tecnologie di stampa 3D. I meccanismi convenzionali di Ginevra vengono utilizzati per applicazioni a bassa velocità o per quelle in cui rumore e vibrazioni non sono importanti. Utilizzando PLA + materiali in rame o ABS, il rumore e le vibrazioni sono notevolmente ridotti. Inoltre, l’intero meccanismo ha un peso ridotto. Sono stati considerati diversi fattori di riempimento per le parti stampate in 3D. L’impostazione sperimentale consente di cambiare rapidamente le parti del meccanismo. Questa ricerca mira allo studio del comportamento di elementi di macchine a stampa 3D come: molle, cuscinetti, ingranaggi per frizioni, soffietti, diaframmi, boccole, freni, cursori, ecc. Sviluppati dagli autori. “

Un meccanismo di Ginevra è un tipo di meccanismo di indicizzazione con un design abbastanza semplice: solo una manovella e una ruota motrici, con scanalature diritte. Questo è noto come meccanismo della croce di Malta. I meccanismi convenzionali di Ginevra vengono utilizzati per applicazioni a bassa velocità, dove la quantità di vibrazioni o rumori prodotti non ha importanza.

I ricercatori hanno stampato in 3D cinque meccanismi di Ginevra – ciascuno con cinque croci maltesi e cinque pedivelle con perni – su cinque materiali diversi:

plexiglass
PLA
addominali
PLA + rame
PLA + bronzo
“Il meccanismo di Ginevra traduce il movimento continuo in movimento intermittente attraverso la ruota motrice il cui perno di manovella è mostrato nella figura 1”, hanno spiegato i ricercatori. “Guida la ruota di Ginevra mentre scivola dentro e fuori dallo slot della ruota di Ginevra. Lo fa quindi avanzare di un passo alla volta quando è impegnato. La ruota del guidatore di solito consiste sia della pedivella che di un disco di bloccaggio circolare sollevato che blocca la ruota di Ginevra in posizione tra i gradini per evitare vibrazioni eccessive durante la rotazione. “

Ogni croce aveva sei slot, ma un ambiente Matlab è stato utilizzato per sviluppare uno studio teorico che ha preso in considerazione diversi meccanismi di Ginevra con z = 3, 4 e 6 slot; puoi vedere questi risultati in .

Il team ha anche creato configurazioni sperimentali per cinque meccanismi in modo da poter “determinare i parametri cinematografici dei meccanismi di Ginevra”. Hanno usato sensori riflettenti per trovare il tempo tra due slot successivi.

“Quando la fessura della croce maltese si trova di fronte al sensore riflettente il raggio riflesso viene interrotto”, hanno scritto i ricercatori. “Quindi, la croce ruota con un angolo di 60 °. La croce passa davanti al sensore riflettente e il tempo viene registrato fino al raggiungimento del successivo (successivo) slot. Quando la croce si trova di fronte al sensore riflettente il raggio viene riflesso. “

Diverse velocità di rotazione angolare per la pedivella del conducente sono state testate anche per la carta, al fine di studiare i comportamenti cinematografici e dinamici dei meccanismi di Ginevra.

Le configurazioni sperimentali con meccanismi di Ginevra sono collegate al PC tramite un’interfaccia USB.

“I modelli ottenuti vengono utilizzati come stand dimostrativi utilizzati in applicazioni didattiche”, hanno concluso i ricercatori. “Dei cinque materiali studiati, ABS e PLA + rame hanno dimostrato di avere proprietà e caratteristiche vicine alle applicazioni di ingegneria meccanica e questi risultati sono dimostrati da grafici. L’ABS ha anche il vantaggio di un peso più leggero, che lo rende adatto per applicazioni in cui è necessaria una massa ridotta. Si può anche concludere che la velocità angolare dell’elemento motore è inversamente proporzionale alla differenza tra le velocità angolari delle croci di Malta. “

Co-autori dell’articolo sono D. Rizescu , D. Besnea , CI Rizescu ed E. Moraru.

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