Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время одним из актуальных вопросов является широкое внедрение в различные отрасли промышленности средств механизации и автоматизации технологических процессов. Благодаря этому повышаются производительность, качество продукции, безопасность работы, облегчается труд, улучшаются условия труда рабочих.
Одними из наиболее распространенных узлов технологических машин являются автоматические загрузочные устройства (АЗУ). Эти устройства обеспечивают автоматическую загрузку машин-автоматов и автоматических линий штучными предметами обработки и являются одними из наиболее совершенных современных устройств, объединяющих потоки материала, энергии и информации и обеспечивающих получение качественной продукции в течение определенного промежутка времени без участия человека.
На сегодняшний день представляет интерес АЗУ следующего поколения-вибророторное автоматическое загрузочное устройство (ВРАЗУ), созданное на базе вибрационных загрузочных и роторных устройств. ВРАЗУ позволяет перейти к новому уровню производительности, возможности автозагрузки сложных предметов обработки. Этот тип АЗУ, воплотивший в себе достоинства АЗУ вибрационного и роторного типов, несомненно, представляет собой автоматическое загрузочное устройство нового поколения, технологические и технические возможности которого далеко еще не раскрыты полностью.
Конструктивные исполнения ВРАЗУ могут быть многовариантными в зависимости от производительности устройства, типа предмета обработки и способа ориентирования, захвата и выдачи: борт бункера может принадлежать бункеру; борт принадлежит реактивной части вибропривода; борт - кольцо, свободно посаженное в паз бункера; борт не связан с вибророторным автоматическим загрузочным устройством.
В первом случае вибророторное автоматическое загрузочное устройство можно применять для автозагрузки машин-автоматов, автоматических линий в массовом производстве на операциях счета, контроля, сборки и др.. Исследование процессов функционирования ВРАЗУ, когда борт является принадлежностью бункера, в части подготовки к захвату и процессе захвата предмета обработки является важной актуальной задачей.
Цель работы. Обеспечение заданной производительности вибророторного автоматического загрузочного устройства на основе научно обоснованного выбора направления и величины скорости виброперемещения предмета обработки, а также времени его захвата захватными органами.
Для достижения указанной цели в работе поставлены следующие задачи исследования.
1. Разработать математическую модель, описывающую процесс подготовки
предмета обработки к захвату, и вычислительную программу для определения
относительной скорости предмета обработки с наличием реверса при его пере
мещении у борта ВРАЗУ, когда борт является принадлежностью бункера.
2. Разработать математические модели процесса безударного захвата и
процесса захвата предмета обработки с учетом возможных ударов в ВРАЗУ и
вычислительную программу для определения времени захвата предмета обработки.
-
Провести параметрический анализ процессов перемещения предмета обработки у борта бункера ВРАЗУ и его захвата.
-
Разработать экспериментальный комплекс для определения параметров вращения, вибрации бункера, относительной скорости и времени захвата.
-
Разработать инженерную методику проектирования ВРАЗУ с заданной производительностью с учетом возможного реверса относительной скорости перемещения предмета обработки у борта бункера.
Объект исследования. Вибророторное автоматическое загрузочное устройство, в котором борт является принадлежностью бункера.
Предмет исследования. Процессы подготовки к захвату и захвата предметов обработки в вибророторном автоматическом загрузочном устройстве.
Методы исследования. Теоретическое исследование базируется на использовании законов теоретической механики и основных положениях теории удара для разработки математических моделей. Решение дифференциальных уравнений на ЭВМ осуществляется численным методом Рунге - Кутта на основе разработанных алгоритмов.
Экспериментальные исследования проводились в лаборатории кафедры МПФ ТулГУ с использованием: ВРАЗУ, в основе которого электропривод с раздельным возбуждением вибраций; фотодатчика; индуктивного датчика; платы усиления, детектирования и фильтрации; платы JIA-2USB; фотокамеры Sony HDR-CX200E и ЭВМ.
Научная новизна работы. Установлена взаимосвязь между геометрическими, кинематическими параметрами, параметрами вибрации бункера вибророторного автоматического загрузочного устройства и относительной скоростью перемещения предмета обработки у борта, когда борт является принадлежностью бункера, в процессах подготовки предмета обработки к захвату и его захвата при наличии реверса относительной скорости.
Основные научные результаты диссертации, выносимые на защиту, включают:
-
Математические модели перемещения предмета обработки у борта бункера при наличии реверса его относительной скорости перемещения, процесса безударного захвата и захвата с ударом;
-
Параметрический синтез процесса перемещения предмета обработки у борта бункера и параметрический анализ процесса безударного захвата и захвата с ударом;
-
Оригинальный экспериментальный комплекс, созданный для определения параметров вращения и вибрации бункера, измерения относительной скорости предмета обработки и его времени захвата;
-
Рекомендации и инженерную методику проектирования ВРАЗУ с требуемой производительностью на базе исследований процессов подготовки предметов обработки к захвату и захвата.
Достоверность основных научных выводов обеспечивается использованием теоретических зависимостей, допущений, математической постановкой про-
водимых исследований. Расчеты осуществляются численным методом с помощью ЭВМ и рассчитанные параметры сравниваются с результатами натурного экспериментального исследования, отклонение между ними не более 10 %.
Практическая значимость. Разработанные математические модели позволяют определить относительную скорость перемещения предмета обработки у борта с реализацией реверса, время его захвата с учетом изменения параметров колебаний, угловой скорости ротора и обеспечить заданную производительность устройства. Разработана методика определения параметров функционирования ВРАЗУ.
Реализация результатов работы. Математические модели и результаты экспериментальных исследований процесса перемещения предмета обработки и процесса его захвата приняты к внедрению в практике автоматизации технологических процессов на ООО «ТПЗ-Рондоль», а также используются в учебном процессе на кафедре МПФ ТулГУ при выполнении лабораторных работ.
Апробация работы. Основные научные положения диссертации, результаты разработок, теоретических и экспериментальных исследований докладывались на Международной научно-технической конференции «АПИР - 16»(г. Тула, ТулГУ, 2011г.); на X Международной научно-технической конференции «Вибрация -2012», «Управляемые вибрационные технологии и машины»(г. Курск, Юго-Зап. гос. университет) и на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2010-2012 гг.
Публикации. По теме диссертации автором опубликованы 8 научных работ, в том числе 3 статьи - в ведущих рецензируемых научных изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и общих выводов, списка использованных источников из 85 наименований и приложений. Общий объем работы составляет 142 страницы, в том числе 62 рисунка и 11 таблиц. Объем приложений составляет 8 страниц.
