Введение к работе
Актуальность. Главной задачей, поставленной в программе развития машиностроения России, является повышение темпов роста производства и качества выпускаемой продукции.
Ключевое значение приобретает развитие инновационного направления в промышленности, связанное с созданием новых высокоэффективных технологий и оборудования, современных принципов проектирования систем приводов, прогрессивных методов нахождения технических решений.
Современная промышленность выпускает целый ряд легкоповреждаемых изделий, обладающих специфическими свойствами, ограничивающими силовое воздействие на них, так как чрезмерное силовое воздействие может привести к разрушению либо к пластическим деформациям и нарушению требуемой геометрии поверхности изделия.
Производство легкоповреждаемых изделий включает выполнение транспортных операций (загрузки, выгрузки основного технологического оборудования, транспортировки и укладки штучных изделий).
Для работы с изделиями указанного типа существуют разнообразные захватные устройства (ЗУ), включая вакуумные, струйные, камерные и прочие, создающие распределенное силовое воздействие на захватываемую поверхность. Однако данные приводы предназначены для работы с изделиями небольшой массы.
В прокатно-волочильном производстве при изготовлении медной трубки готовая продукция выпускается в виде бухт трубок упорядоченной намотки, масса которых достигает 250 кг. Для ее транспортировки между технологическими операциями применяются механические захватные устройства. Вследствие отсутствия устройств, эффективно выполняющих транспортные операции тяжелых легкоповреждаемых изделий, вынужденно применяют рычажные захватные устройства и электротали для транспортировки, что часто приводит к появлению пластических деформаций и браку выпускаемой продукции. Применение данных захватных устройств наносит существенный экономический ущерб предприятию.
Таким образом, актуальными являются исследования существующих приводов захватных устройств и разработка новых, снижающих возможность появления брака выпускаемой продукции в процессе транспортирования легкоповреждаемых изделий.
Целью работы является повышение эффективности работы пневматических приводов за счет снижения брака выпускаемой продукции, возникающего при транспортировке тяжёлых легкоповреждаемых изделий, путем разработки захватных устройств, обеспечивающих сохранность геометрии и поверхности изделия.
Поставленная цель может быть достигнута:
- проведением анализа приводов современных захватных устройств и выявлением возможности повышения их эффективности;
выявлением закономерностей работы камерных захватных устройств в условиях реального производственного процесса;
синтезом структуры привода камерного захвата и разработкой устройства для работы с тяжелыми легкоповреждаемыми изделиями;
синтезом структуры системы приводов и разработкой захватного устройства агрегатно-модульного типа, дополнительно выполняющего функцию перемещения изделия при обеспечении требуемого удельного давления на захватываемую поверхность;
моделированием и проведением компьютерных расчётов, подтверждающих работоспособность и эффективность разработанного устройства;
разработкой макета камерного захватного устройства с мембранным приводом перемещения изделия, лабораторного стенда и проведением натурных исследований, подтверждающих достоверность полученных теоретических результатов;
разработкой опытного образца и проведением производственных испытаний для подтверждения его эффективности в реальных производственных условиях.
Объект исследования. Приводы камерных захватных устройств.
Предмет исследования. Методы проектирования систем пневматических приводов.
Методы исследований. Основные результаты работы были получены с использованием научных положений пневматики, методов поискового конструирования, планирования эксперимента, системного подхода. Проверка полученных результатов осуществлялась методами натурного эксперимента.
Научная новизна заключается:
- в возможности расширения диапазона захватываемых изделий по массе
при обеспечении распределенного силового воздействия на захватываемую по
верхность изделия путем анализа функций камерных захватных устройств и вы
деления грузонесущей функции;
структуре камерного захватного устройства, отличающейся введением дополнительного элемента, выполняющего грузонесущую функцию, позволяющего эффективно использовать его для захвата и удержания тяжелых легкопо-вреждаемых изделий;
системе приводов, состоящей из привода захвата и привода перемещения изделия, позволяющей повысить эффективность выполнения операций установки изделий на рабочую поверхность;
компьютерной модели разработанной системы приводов, позволяющей проводить компьютерные расчёты ее работоспособности и эффективности при работе с тяжелыми легкоповреждаемыми изделиями.
Практическая полезность и реализация результатов работы в промышленности заключается:
- в разработке и внедрении камерного захватного устройства с дополни
тельно закрепленной на его корпусе рубашкой, нерастяжимой в вертикальном
направлении и выполняющей грузонесущую функцию, что позволяет эффектив-
но использовать его для захвата и удержания тяжелых легкоповреждаемых изделий;
- разработке камерного захватного устройства с мембранным приводом пе
ремещения изделия, позволяющего эффективно использовать его для транспор
тирования тяжелых легкоповреждаемых изделий;
- методике проектирования системы приводов, позволяющей разрабатывать устройства, снижающие возможность возникновения пластических деформаций тяжелых легкоповреждаемых изделий при их транспортировании.
Реализация результатов работы. Результаты работы используются:
ЗАО «Кольчугцветмет» г. Кольчугино в прокатно-волочильном цехе.
Владимирским государственным университетом им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых в учебном процессе (специальность 220301 - Автоматизация технологических процессов и производств, по дисциплинам «Поисковое конструирование», «Принципы и методы нахождения технических решений»).
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на научно-технических конференциях: «Актуальные проблемы машиностроения» (молодежная интернет-конференция ВлГУ, Владимир, 2012 г.); на V Научно-технической конференции аспирантов и молодых учёных «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление» (Ковров; 2010 г.); III Международной научно-практической конференции молодых учёных. (Таганрог, 2011 г.); VIII Международной научно-практической конференции «Теория и практика современной науки» (Москва, 2012 г.); научно-технических семинарах кафедры «Автоматизация технологических процессов» механико-технологического факультета Владимирского государственного университета им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.
На защиту выносятся:
- структура камерного захватного устройства, отличающаяся введением
дополнительного элемента, выполняющего грузонесущую функцию, позволяю
щего эффективно использовать его для удержания тяжелых легкоповреждаемых
изделий;
структура системы приводов, состоящая из привода захвата и привода перемещения изделия, позволяющая повысить эффективность выполнения операций установки изделий на рабочую поверхность;
результаты компьютерного моделирования разработанной системы приводов, подтверждающие исследования работоспособности и эффективности ее работы с тяжелыми легкоповреждаемыми изделиями;
камерное захватное устройство с мембранным приводом перемещения изделия, позволяющее эффективно использовать его для транспортирования тяжелых легкоповреждаемых изделий;
методика проектирования системы приводов, позволяющая разрабатывать устройства, снижающие возможность возникновения пластических деформаций тяжелых легкоповреждаемых изделий при их транспортировании.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 8 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК. Получены патенты РФ на изобретение и полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 107 наименования и 6 приложений. Общий объем диссертации 151 страница машинописного текста, в том числе 125 страниц основного текста, включающего 67 рисунков и 11 таблиц, 10 страниц списка литературы, 6 приложений на 16 страницах.
