Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние исследования гравитационного ориентирования 11
1.1. Средства автоматизации загрузки штучных ПО 11
1.2. Состояние и методы исследования в области гравитационного ориентирования 23
1.3. Выводы 29
1.4. Цель исследования 30
Глава 2. Теория гравитационного ориентирования ПО типа «пластина» в направлении, перпендикулярном перемещению 31
2.1. Анализ гравитационного ориентирования ПО типа «пластина» с двумя плоскостями симметрии в направлении, перпендикулярном перемещению 31
2.2. Плоская модель процесса гравитационного ориентирования на ребре дорожки в направлении, перпендикулярном перемещению 53
2.2.1. Движение ПО при одновременном контакте с дорожкой в двух точках 54
2.2.1.1. Состояние ПО при одновременном контакте с дорожкой в точках А и В 55
2.2.1.2. Состояние длительной остановки ПО 59
2.2.2. Движение ПО при контакте с дорожкой в одной точке 60
2.2.2.1. Поворот ПО со скольжением 60
2.2.2.2. Поворот ПО без скольжения 63
2.2.3. Свободное падение ПО 65
2.2.4. Соударение ПО с дорожкой 67
2.3. Основные результаты и выводы 71
Глава 3 Алгоритм компьютерного моделирования гравитационного ориентирования 72
3.1. Особенности компьютерного моделирования гравитационного ориентирования ПО типа «пластина» в направлении, перпендикулярном перемещению 72
3.2. Алгоритм моделирования процесса гравитационного ориентирования 78
3.3 Программа численного моделирования как средство исследования процесса ориентирования 86
3.4. Основные результаты и выводы 97
Глава 4 Исследование процесса гравитационного ориентирования 98
4.1. Теоретическое исследование процесса ориентирования 98
4.2. Основные результаты и выводы 112
Заключение 114
Приложение 117
Список литературы
- Состояние и методы исследования в области гравитационного ориентирования
- Плоская модель процесса гравитационного ориентирования на ребре дорожки в направлении, перпендикулярном перемещению
- Движение ПО при контакте с дорожкой в одной точке
- Алгоритм моделирования процесса гравитационного ориентирования
Введение к работе
Актуальность темы. Современный уровень развития науки и техники позволяет решать задачи интенсификации производства, что в целом представляет большой практический интерес. С другой стороны, создание и внедрение наиболее производительного оборудования и средств механизации и автоматизации производства, повышение их качества, надежности и долговечности, как важнейшего средства интенсификации производства и увеличения его эффективности, требуют новых теоретических и практических изысканий.
Достижения научно-технического прогресса используются в двух основных направлениях: улучшение технико-экономических параметров уже известных моделей оборудования и создание на их основе более совершенных модификаций; создание принципиально новых моделей технологического оборудования и средств механизации и автоматизации. Оба направления безусловно должны базироваться на наиболее совершенной технологии производства и прогрессивных методах автоматизации проектирования и обслуживания.
Средства автоматической загрузки технологического оборудования штучными предметами обработки (ПО) - это комплекс механизмов и устройств, предназначенных для поштучной автоматической подачи ПО на рабочую позицию с заданной производительностью и необходимой точностью.
Широкое применение при механизации и автоматизации различных технологических операций и процессов во многих отраслях промышленности, нашли вибрационные загрузочные устройства (ВЗУ), в основе которых лежит принцип вибрационного перемещения. Их распространение объясняется простотой конструкции, отсутствием
5 движущихся з&чватно-ориентирующих органов, исключением заклинивания
ПО, падения и их соударений друг о друга, способных привести к появлению
дефектов поверхности и ухудшению качества покрытия ПО.
ВЗУ позволяют ориентировать различные типы ПО, и благодаря этому освобождают человека от утомительного, монотонного и неквалифицированного труда.
Процесс ориентирования в автоматической загрузке, в том числе и ВЗУ, является одним из сложнейших из-за того, что применяемые ПО отличаются большим разнообразием геометрических форм, габаритных размеров, массы, механических и физических свойств, а также положений, в которых один и тот же ПО может попасть в ориентирующее устройство (ОУ).
Для осуществления процесса ориентирования ПО, движущихся после захвата систематизированным потоком, необходимы три этапа: определение положения ориентируемого ПО на базовой поверхности; сравнение определенного и требуемого положения ПО и выработка решения по достижению заданного положения; перевод ПО, в случае необходимости, в требуемое положение.
Каждому этапу соответствует определенный механизм или устройство, реализующие функции данного этапа. Для достижения результата к ориентируемому ПО необходимо приложить какое-либо силовое воздействие, которое и заставит его принять требуемое положение. Сочетая различные методы контроля с воздействующими силами, можно получить разнообразные способы ориентирования. Название способа ориентирования определяется видом ориентирующей силы.
Ориентирование ПО осуществляется путем использования ярко выраженного ключа ориентации ПО, т.е. наиболее характерного признака в его свойствах. Таким образом, выбор ключа ориентации зависит от свойств ПО, а принцип действия ОУ - от выбранного ключа.
ОУ гравитационного типа в ВЗУ получили наибольшее распространение, прежде всего, из-за способности ориентировать ПО различных типов, так как, у большинства ПО уже присутствует асимметрия положения центра масс, что может служить необходимым условием использования для' ориентирования в ОУ этого типа. Кроме того, использование в процессе ориентирования только силы тяжести и сил, возникающих от взаимодействия ПО и колеблющейся дорожки позволяет обойтись без дополнительного внешнего силового воздействия, что существенно упрощает конструкцию и повышает надежность и эксплуатационные качества как ОУ в отдельности, так и ВЗУ в целом.
Существующие методы проектирования гравитационных ОУ в ВЗУ в большинстве случаев базируются на экспериментальных способах оценки и доводки, создаваемых устройств, что обычно из-за отсутствия твердой уверенности в правильности принятого конструкторского решения, приводило к расчетам габаритных размеров дорожки с большим запасом. Такой подход объясняется тем, что процесс вибрационного перемещения, лежащий в основе любого движения в ВЗУ, является быстротечным и описывается нелинейными уравнениями, решение которых является трудоемкой задачей. Все это может служить объяснением малой результативности первых попыток описать процесс вибрационного ориентирования.
Известны лишь две работы [4, 31], в которых была предпринята попытка математически описать процесс гравитационного ориентирования ПО в ВЗУ по направлению транспортирования на колеблющейся в двух направлениях дорожке, но процесс гравитационного ориентирования ПО в ВЗУ описан недостаточно полно и общих решений нет. Кроме того, исследователи столкнулись с трудностями аналитического характера, поэтому единственным путем получения результатов до сегодняшнего дня являлся эксперимент.
7 Исходя из сказанного ясно, что создание метода анализа процесса
гравитационного ориентирования плоской детали на поверхности
колеблющейся дорожки с целью получения необходимых для исследований
и проектирования результатов является актуальной задачей, решение
которой позволило бы обеспечить совершенствование современных
устройств, интенсифицировать процесс их проектирования и прогнозировать
их характеристики. Это свело бы к минимуму потери времени при
проектировании, так как разработчик начинал бы конструкторские работы,
лишь убедившись в их целесообразности, проведя необходимые
исследования или расчеты. Принимаемые конструкторские решения были бы
в этом случае более эффективными, существенно сократились бы затраты на
изготовление и экспериментальную доводку таких устройств.
Из-за сложности расчета процессов ориентирования в ВЗУ наиболее рациональным направлением работ по созданию методов' анализа для проектировщика является использование вычислительной техники, позволяющей быстро выполнить значительные объемы счетных операций с высокой степенью точности, создавать возможности для оптимизации процессов, а также обеспечивающей возможность давать пользователю наглядное зрительное представление о процессах вибрационного ориентирования и получаемых результатах.
Решение такого рода задач может быть достигнуто благодаря использованию вычислительного эксперимента.
Таким образом, широкие возможности математического моделирования, в том числе компьютерного, открывают путь для решения сложных задач, в том числе и гравитационного ориентирования. Поскольку процесс вибрационного гравитационного ориентирования на ребре дорожки ВЗУ описывается нелинейными уравнениями, характеризующими относительное движение ПО на колеблющейся поверхности, то математическое моделирование этого процесса является единственным
8 способом определения кинематических параметров движения ПО. Поэтому
необходимо моделировать процесс гравитационного ориентирования с целью
получения рекомендаций для проектирования параметров ОУ, учитывая, что
главной характеристикой ВЗУ является производительность, по которой
подбирают среднюю скорость перемещения. .
Цель работы. Повышение эффективности проектирования гравитационных ориентаторов вибрационных загрузочных устройств посредством математического моделирования и анализа процесса гравитационного ориентирования плоских ПО с получением рекомендаций по проектированию ориентаторов на базе пакета программ моделирования.
Основными задачами данной работы являются:
создание динамической модели процесса гравитационного ориентирования ПО типа «пластина» в направлении, перпендикулярном перемещению;
разработка алгоритмов и программного обеспечения моделирования процесса;
проведение исследования процесса ориентирования на базе созданного программного обеспечения;
разработка рекомендаций к проектированию гравитационных ориентирующих устройств.
Автор защищает. Динамическую модель процесса гравитационного ориентирования ПО типа «пластина» на ребре дорожки в направлении, перпендикулярном перемещению с учетом реальных размеров ПО.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса гравитационного ориентирования при различных параметрах лотка, параметрах колебаний и размерах ПО.
Рекомендации по проектированию гравитационных ориентирующих устройств.
9 Научная новизна состоит в разработке динамической модели процесса
гравитационного ориентирования, позволяющей прогнозировать поведение
ПО при ориентировании с учетом геометрических параметров ПО, дорожки и
закона колебания.
Методы исследования. Поставленная цель реализована путем использования положений теоретической механики, применением методов математического моделирования и численного решения уравнений с применением ПЭВМ.
Программное обеспечение реализовано с использованием разработанных алгоритмов на базе ПЭВМ типа ЮМ PC и совместимых с ними.
Практическая ценность и реализация работы. Разработанная динамическая модель процесса гравитационного ориентирования ПО является основой программного обеспечения, которое может быть использовано для расчета параметров гравитационных ОУ.
Отдельные материалы научных исследований включены в разделы лекционных курсов, таких как «Проектирование средств автоматической загрузки технологических машин» и «Теоретические основы автоматизации обработки, сборки» для магистратуры направления 150400 --Технологические машины и оборудование, программа - 150400.12 -Автоматизация технологических машин и оборудования.
Апробация. Результаты исследования доложены на Международной научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии, оборудование и автоматизация производства», город Тула, 1999 год; на IV Международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика 2000», Москва, 2000 год; на II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением», Тула, 2004 год, а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорского
10 преподавательского состава Тульского государственного университета (1999
-2004 гг.)-
Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 7 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 73 источников и содержит 48 рисунков и 4 таблицы. Общий объем 132 страница.
Состояние и методы исследования в области гравитационного ориентирования
В настоящее время научно-обоснованные методы проектирования гравитационных ОУ в ВЗУ отсутствуют и наиболее распространенным способом оценки . и доводки создаваемых устройств, являются экспериментальные методы, что, обычно, из-за отсутствия твердой уверенности в правильности принятого конструкторского решения, приводило к расчетам габаритных размеров дорожки с большим запасом. Такой подход объясняется тем, что процесс вибрационного перемещения, лежащий в основе любого движения в ВЗУ, является быстротечным, что затрудняет его понимание и анализ, и описывается нелинейными уравнениями, решение которых, а, следовательно, и получение необходимых результатов также является трудоемкой задачей. Все это может служить объяснением, почему первые попытки описать процесс вибрационного ориентирования были мало результативными.
Создание методики проектирования ОУ для ВЗУ позволит обеспечить совершенствование существующих технологических устройств (минимизировать как размеры и массу рабочего органа, так и всего ВЗУ); сократить затраты времени, энергии и материальных ресурсов как при проектировании, так и при изготовлении и экспериментальной доводке.
Задаче ориентирования вообще, были посвящены работы В.Ф. Прейса, В.Д. Рожковского, М.В. Медвидя, А.Н. Рабиновича, А.А. Иванова и других [1,4,43,53,54], в которых, в основном, рассматривались способы гравитационного ориентирования для частных случаев, не всегда с достаточно полным и достоверным обоснованием математической модели процесса. Но даже такие работы не могли найти практического применения, так как все выкладки находятся либо в статьях, либо в диссертациях. И в принципе, они не доступны проектировщикам.
Анализ литературы позволил выявить две работы [4,31]) в которых была предпринята попытка математически описать процесс гравитационного ориентирования ПО в ВЗУ по направлению транспортирования на колеблющейся в двух направлениях дорожке. В работе А.А. Иванова [31] рассмотрены некоторые основные процессы автоматического манипулирования разнотипными объектами с использованием оригинальных систем, построенных на принципах комбинированного (сочетания контактного и бесконтактного) силового воздействия ПО, но в основном только с точки зрения описания процессов их функционирования, а не математического описания всех состояний ПО. Автор объясняет подобный подход к описанию процессов движения ПО тем, что математически не описанные им состояния можно найти в работах других авторов, но исследование литературы посвященной теме ориентирования не позволило найти подтверждение этому.
Следующей работой, в которой была предпринята попытка, описать процесс гравитационного ориентирования на дорожке, была работа Л.Ф. Анчишкиной, В.В. Краснова, И.В. Лисицына [4]. В рассмотренной модели дорожка совершает колебания со сдвигом по фазе между колебаниями в вертикальной плоскости, принятыми базовыми, и в горизонтальной плоскости - є, В процессе гравитационного ориентирования на ребре окна дорожки колеблющегося лотка предлагалось выделить 4 этапа: 1. поворот ПО на ребре окна с одновременным его скольжением до момента отрыва от опоры; 2. свободное падение ПО; 3. удар ПО о ребро окна; 4. свободное падение до упора
Рассматривались два различных вида поведения заготовки: с 2х и 4х этапным ориентированием.
Современные знания в области вибрационного перемещения . позволяют сделать некоторые замечания, касающиеся рассмотрения процесса ориентирования в этой работе.
Во-первых, предположение о 4 этапах ориентирования обосновано только в том случае, если ПО движется по дорожке ВЗУ во втором режиме — с двумя мгновенными остановками между интервалами движения вперед и назад. Однако, в общем случае возможно ориентирование и в 1, 3 или 4 режимах вибрационного перемещения — с двумя или одной длительными остановками в цикле относительного движения ПО по дорожке [50,55]. В этом случае, процесс ориентирования может включать и этап поворота ПО без скольжения по ребру трафарета. Таким образом, более общей схемой является 5-этапное ориентирование.
Во-вторых, в уравнениях движения ПО не учтены начальные условия ориентирования, о которых. можно сказать следующее. Из теории виброперемещения [16,19] известно, что ПО попадает на колеблющуюся дорожку в общем случае с произвольной скоростью и в случайный момент времени периода колебания дорожки. Вследствие возникновения в процессе колебаний инерционных и фрикционных сил между ПО и дорожкой будет присутствовать некоторый сдвиг по фазе между началом колебаний дорожки в вертикальном направлении (в законе колебания дорожки вертикальные колебания приняты в качестве базовых) и началом движения ПО вперед — єт (рис. 5). Эта величина по мере движения ПО по дорожке меняется и через некоторое число циклов колебаний становиться постоянной величиной, а этот момент считают началом установившегося движения ПО. ПО подходит к ориентатору, уже находясь в режиме установившегося поступательного движения, со средней скоростью равной Vcp. Это должно учитываться при составлении уравнении с помощью Бт при описании переносной силы инерции со стороны дорожки ВЗУ.
Плоская модель процесса гравитационного ориентирования на ребре дорожки в направлении, перпендикулярном перемещению
На рис. 20 изображена плоская схема движения ПО при одновременном контакте с дорожкой в точках А и В в начальный момент времени.
Расположение точек контакта считаем известным на каждом интервале времени. Расположение точки "А ограничено нижним углом ПО со стороны, граничащей с боковой поверхностью дорожки. Расположение точки контакта В определяется из пересечения нижней стороны внешнего контура ПО с ребром дорожки.
Неподвижной системой отсчета считаем систему координатных осей Охи%. С дорожкой жестко связана подвижная система координатных осей OXY.
Основная поверхность дорожки на интервале, предназначенном для ориентирования, имеет ширину h . Дорожка имеет угол возвышения в поперечном направлении /3.
Весь процесс ориентирования можно разделить на следующие этапы: 1) движение ПО при одновременном контакте с дорожкой в двух точках; 2) движение ПО при контакте с дорожкой в одной точке; 3) свободное падение ПО; 4) соударение ПО с дорожкой.
ПО находится в соприкосновении с боковой поверхностью в точке А и ребром дорожки в точке В. В местах контакта ПО и дорожки возникают силы нормальной реакции N и Л ,. К центру масс ПО приложена сила тяжести Р. ПО имеет одну степень свободы, поэтому для описания его положения введем одну обобщенную координату (р. Для данной схемы (рис. 21) ориентирования в поведении ПО относительно дорожки можно выделить следующие два состояния: 1) движение ПО при одновременном контакте с дорожкой в точках А и В; 2) остановка ПО.
В дальнейшем, состоянием остановки ПО будет называться состояние отсутствия движения ПО относительно дорожки в плоскости перпендикулярной ее основной поверхности, когда ПО находится в соприкосновении одновременно с основной поверхностью и с поверхностью боковой стенки дорожки на протяжении времени большего одного интервала приращения Бремени At. Мгновенной остановкой ПО будет называться состояние изменения направления движения на противоположное направление в течении одного интервала приращения времени.
Поученная система уравнений содержит искомую функцию p{t) и ее производные фц), ф(і) . После исключения реакций N и Л система (24-26) превращается в нелинейное дифференциальное уравнение второго порядка ф = /( р,ф,1) (27) весьма громоздкого вида, если его расписать подробно. Интегрирование этого уравнения целесообразно выполнять численными методами.
Для сокращения записей и уменьшения вероятности совершения ошибок не будем получать формулу ускорения ф (27). Будем вычислять значение ф на каждом шаге времени вместе с реакциями N и Nx методом исключения Гаусса, рассматривая при этом систему (24-26) как линейную алгебраическую систему относительно величин ф,Ых,И, Отрицательное значение реакции Nx боковой поверхности означает, что ПО потерял контакт с боковой стенкой дорожки и приобрел еще одну степень свободы, и, что на следующем шаге моделирования следует рассматривать движение ПО при контакте с дорожкой в одной точке (этап 2). Может оказаться, что с первого же мгновения {(р = Р) давления ПО на боковую сторону дорожки не будет. 2,2.1.2. Остановка ПО
При анализе движения важным является вопрос о возможности остановки ПО в начальный момент ориентирования (при (р Р, ф-0). В момент ф = 0 силы трения не выражаются однозначно через предельные коэффициенты трения (і и //[, и задача в случае нескольких реакций с трением оказывается статически неопределимой. В этом случае решить вопрос о наличии остановки можно следующим образом. Следует вычислить ф из системы уравнений с трением (24-26) и системы уравнений без трения, затем найти знак произведения полученных значений ф и ф„=0. Если знак фр=0ф 0, то на рассматриваемом отрезке времени имеет место состояние остановки.
В состоянии останови, проверку условия фм=0ф 0 следует проводить на каждом интервале приращения времени. Если условие не выполняется, то на следующем шаге моделирования следует рассматривать движение ПО при одновременном контакте с дорожкой в точках А и В. Если время остановки оказывается больше длительности одного периода колебания дорожки - 7 , то ориентирование при заданных начальных данных невозможно.
Если ПО находится в соприкосновении с дорожкой только в точке О, то он обладает двумя степенями свободы и может совершать поступательное и вращательное движение относительно дорожки. Поэтому для описания его положения введем две обобщенных координаты Ф И Г . Для данной схемы ориентирования (рис. 22) в движении ПО относительно дорожки можно выделить следующие два состояния:
Движение ПО при контакте с дорожкой в одной точке
В блоке 2 производится ввод следующих исходных данных моделирования.
1. Параметры, характеризующие закон колебания дорожки и переносную силу инерции со стороны дорожки: ет - сдвиг по фазе между началом колебаний дорожки в направлении оси Ох и началом процесса ориентирования ПО - єиач, Ах, Ау - амплитуды колебаний несущей плоскости рабочего органа, соответственно, в направлении неподвижных осей Ох% и 0[, є - сдвиг по фазе между колебаниями в направлении оси О и в направлении оси Ох%.
Для определения величины ет используется программа «TESTING», основу которой составляют элементы системы изучения вибрационного перемещения в ВЗУ «VffiRO». Эта система численного моделирования создана на базе общей избыточной математической модели перемещения ПО по рабочему органу (дорожке), колеблющемуся по любому закону при любых состояниях среды. Программа «TESTING» позволяет, используя предварительно заданные параметры колебаний дорожки и характеристики ПО, при допущении, что он рассматривается как материальная точка, промоделировать процесс вибро перемещения до наступления установившегося движения и определить численное значение єт. 2. Габаритные размеры ориентируемого ПО - lpo,wpo,hpo. 3. Параметры, характеризующие дорожку: коэффициенты трения скольжения в месте контакта ПО с поверхностью дорожки - // и //І5 ширина дорожки на участке ориентирования - h, углы наклона дорожки а и /7 (значения углов не могут превышать по модулю 45).
В блоке 3 определяются коэффициенты и параметры, необходимые для решения уравнений, описывающих поведение ПО при ориентировании. Так как ПО это пластина со смещенным центром масс, то в данной подпрограмме определяется положение центра масс ПО, моменты инерции, масса ПО.
Поскольку, положение ПО относительно поверхности дорожки на первом интервале времени моделирования известно и соответствует этапу 1, то в блоке 4 задается соответствующее значение параметра, несущего признак этапа ориентирования.
Далее, вычисляются траектория движения и ускорение дорожки, а так же переносные ускорения со стороны дорожки (блок 5).
Следующим шагом идет выбор этапа ориентирования в зависимости от численного значения параметров характеризующих состояние и положение ПО (блок 6). Алгоритм выбор этапа ориентирования представлен на рис. 28.
Так как этап моделирования на первом шаге (интервале времени t = At) задан, то в зависимости от полученных значений параметров в конце шага, при выполнении тех или иных условий, выбирается этап моделирования на следующем интервале времени.
Блоки 7, 9, 11, 13 в зависимости от результата полученного в блоке 6 вызывают необходимую подпрограмму расчета параметров, определяющих характер движения ПО на интервале.
Параметры, отражающие движение на этапе 1, вычисляются подпрограммой «First_E» (блок 8). Алгоритм определения этих параметров представлен на рис. 29. В начале, используя системы уравнений (24-26 и 28-30) методом Гаусса вычисляются значения обобщенного ускорения ф, Фм=о (блоки 8.1 и 8.2). В блоке 8.3, в зависимости от величины частного фм=0ф 0, производится определение, находится ли ПО в состоянии остановки или нет. Если да, то при последующих вызовах подпрограммы проверяется длительность остановки (блок 8.4). Когда время остановки станет больше величины периода колебания дорожки - Т, то условие завершения выполнения всей программы соблюдается (блок 8.7). Если условие остановки не выполняется, следовательно, на этапе ПО находится в состоянии движения. Поэтому, на следующем шаге методом Гаусса вычисляются значения обобщенного ускорения ф и нормальных реакций N,NY от основной и боковой поверхностей дорожки (блок 8.5). В блоке 8.6 с помощью метода Рунге-Кутта находятся обобщенная скорость и перемещение ф, р. Последним шагом в подпрограмме «First_E» (блок 8.8) вычисление: обобщенного перемещения и скорости г, г; координат, проекций скорости и ускорений центра масс х,у,х,у,х,у по уравнениям (15-20).
Алгоритм моделирования процесса гравитационного ориентирования
1. При исследовании процесса гравитационного ориентирования по различным параметрам было выявлено, что определенное сочетание значений начальных данных может привести к ориентированию ПО с соударением о ребро дорожки, которое способствует уменьшению длительности процесса. Одним из основных параметров, определяющих наличие соударения ПО с дорожкой, является сдвиг по фазе между началом колебаний дорожки в направлении оси 0 и началом процесса ориентирования ПО - єнт. Поскольку численное значение этой величины в реальных условиях является величиной случайной, а диапазон значений для различных параметров, соответствующий случаям ориентирования с соударением может составлять менее половины, то при проектировании ориентаторов целесообразно выбирать начальные данные для наихудшего варианта протекания процесса (случая ориентирования без соударения ПО о ребро дорожки), что позволит обеспечить запас по производительности для ориентатора.
2. Изменение значений параметров колебаний (амплитуд горизонтальных Ах, вертикальных колебаний А и сдвига фаз є) оказывает незначительное влияние на длительность ориентирования, кроме случаев близких к перемещению ПО с подбрасыванием, которые позволяют сократить время ориентирования, но из-за увеличения средней скорости движения ПО возрастает линейное перемещение его вдоль дорожки, поэтому, при выборе амплитуд колебания предпочтительней принимать значения, близкие к средним (Ах и \.\ш,Ау иО.Облш). Сдвиг по фазе целесообразнее задавать как є и 90 либо из диапазона от 30 до 120, что для обозначенных выше амплитуд колебаний позволяет получить скорость перемещения ПО вдоль дорожки в положительном направлении.
3. Гравитационное ориентирование более целесообразно применять для ПО с размерами по ширине wpo значительно превышающими (в несколько раз) значение по высоте hpo.
4. При выборе параметров дорожки следует руководствоваться следующим. Увеличение значения коэффициента трения скольжения на основной поверхности /І сокращает длительность ориентирования. При выборе угла наклона J3 предпочтительней принимать его значения, не превышающие 10 и для каждого набора значений параметров, не приводящих к соударению ПО при ориентировании. Исследование показывает, что соотношение /л /лх предпочтительней, так как позволяет получать незначительное изменение протяженности ориентатора вдоль дорожки с увеличением угла /? до обозначенного выше значения.
5. Перед началом проектирования ориентирующего устройства конструктору целесообразно провести моделирование процесса ориентирования для требуемых исходных данных по описанному выше алгоритму. Это позволит получить результаты, отражающие картину процесса, и поможет сформировать предложения по выявлению путей для реализации, поставленной задачи.
В работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное народно-хозяйственное значение и состоящая в исследовании процесса гравитационного ориентирования в ВЗУ с получением рекомендаций по его использованию.
1. Гравитационное ориентирование является перспективным и достаточно универсальным способом, а его исследование с получением рекомендаций по его использованию является актуальной задачей. Анализ исследований в области гравитационного ориентирования показал, что в проведенных ранее работах ориентирование рассматривалось не всегда с достаточно полным и достоверным обоснованием математической модели процесса.
2. Выявлены этапы для пространственной модели ориентирования ПО. Разработана плоская математическая модель гравитационного ориентирования ПО на ребре дорожки, колеблющейся по гармоническому закону, в направлении, перпендикулярном перемещению с учетом параметров ПО. Выявлены этапы ориентирования ПО, характеризующие состояние ПО на каждом интервале времени. Для каждого этапа определены условия его существования и получены системы уравнений, описывающие состояние ПО и положение его центра масс.
3. Разработан алгоритм моделирования гравитационного ориентирования ПО на ПК с возможностью отображения процесса на дисплее монитора, в реальном масштабе времени. На основе алгоритма создан пакет программ для выполнения вычислительных экспериментов по моделированию процесса гравитационного ориентирования на ребре дорожки ВЗУ. Созданные программы, позволяют представить результаты исследований в виде графиков и визуализировать процесс ориентирования.
