Введение к работе
Актуальность темы
Автоматизация производственных процессов является одним из важнейших направлений научно-технического прогресса, целью которого является исключение утомительного ручного труда, выполнение производственных процессов на высоком интеллектуальном уровне с обеспечением качественной продукции и высокой производительности
Одним из основных направлений автоматизации процессов является создание высокопроизводительного технологического оборудования (станков-автоматов, гибких технологических систем, автоматических линий), функционирование которого немыслимо без применения современных систем автомагического управления, без непрерывной автоматической загрузки его предварительно ориентированными в пространстве предметами обработки (ПО)
В настоящее время для автоматизации загрузки технологического оборудования штучными ПО применяется большое конструктивное разнообразие устройств с производительностью на порядок выше физических возможностей человека
Конструктивное разнообразие устройств автоматической загрузки определяется геометрическими параметрами ПО, их физическими свойствами, уровнем требуемой производительности и т д Для ПО простой геометрической формы (рондоли, стержни, колпачки, стаканчики и т д.) применяются автоматические загрузочные устройства (АЗУ) механического типа (карманчиковые, лопастные, крючковые, щелевые, секторные и т.д.) Для сложных ПО по критериям их ориентирования в пространстве нашли широкое применение АЗУ вибрационного действия с расширением применения по отраслям производства (в машиностроительной, приборостроительной, фармакологии, пищевой и тароупаковочной отраслях, часовой, радиотехнической, электронной и т д ) Вибрационные автоматические загрузочные устройства (ВАЗУ) имеют ряд преимуществ - универсальность по разнообразию загружаемых ПО, высокий уровень производительности, благоприятные динамические воздействия на ПО и т д
В настоящее время ВАЗУ, как правило, имеют электромагнитный вибропривод с синхронным или раздельным возбуждением колебаний ВАЗУ с синхронным приводом обеспечивают скорость виброперемещения ПО в безотрывном режиме до 50 мм/с, с раздельным приводом до 300 мм/с
Значительное увеличение скорости виброперемещения происходит благодаря усложнению конструкции ВАЗУ с целью получения оптимального фазового смещения колебаний в вертикальном и горизонтальном направлениях, которое зависит от возможности регулирования жесткости упругих элементов привода для бункеров ВАЗУ различной массы Преодоление барьера уровня скорости виброперемещения ПО 50 мм/с в ВАЗУ с синхронным приводом стало возможным путем перехода от двухмассной динамической системы к трехмассной и четырехмассной с получением эффекта фазовых смещений
Поэтому поиск оригинальных конструктивных решений упругих систем ВАЗУ с раздельным возбуждением колебаний и многомассных динамических систем для ВАЗУ с синхронным приводом, направленных на совершенствование устройств с обеспечением высокой производительности, простоты настройки и их надежности является актуальной задачей
Цель работы
Расширение возможностей вибрационных автоматических загрузочных устройств на основе применения оригинальных упругих систем и их теоретического обоснования
Объект исследования
ВАЗУ с раздельным и синхронным приводом.
Предмет исследования
Регулирование жесткости упругих систем ВАЗУ с раздельным приводом и создание фазового угля межу вертикальным и горизонтальным направлениями колебаний борта бункера ВАЗУ с синхронным приводом
Методы исследования
В работе применены методы теоретического и экспериментального исследования с целью количественной оценки параметров упругих элементов и многомассных колебательных систем Использовались основы математического анализа, теории колебаний и упругости При постановке экспериментальных исследований использовался созданный экспериментальный комплекс, позволяющий оперативно определять амплитуду колебаний, вынужденную и собственную их частоту, фазовый угол между колебаниями в горизонтальном и вертикальном направлениях
Научная новизна работы
Впервые предложены и формализованы упругие системы ВАЗУ с электромагнитным приводом, с плавной регулировкой жесткости в широких пределах стержневых упругих элементов путем постепенного перехода от шарнирной к жесткой заделке их концов с одновременным учетом поперечной жесткости упругих элементов в виде цилиндрических витых пружин в системах вертикального и горизонтального привода раздельного возбуждения колебаний, трех- и четырехмассных динамических систем в приводе с синхронным возбуждением колебаний с целью получения эффекта фазовых смещений колебаний во взаимно-перпендикулярных направлениях и снижения влияния массы загружаемых ПО в бункер на параметры колебаний
Основные положения, выносимые на защиту
Основные научные положения, выносимые на защиту, включают
Теоретическое исследование упругой системы с плавной регулировкой жесткости в широких пределах упругих элементов в виде стержней с учетом поперечной жесткости витых цилиндрических элементов в ВАЗУ с раздельным возбуждением колебаний.
Теоретическое исследование трех- и четырехмассных динамических систем ВАЗУ с синхронным приводом
Параметрический и структурный синтез трех- и четырехмассных динамических систем ВАЗУ
Постановка эксперимента с применением современной экспериментальной техники
Достоверность
Подтверждена натурными экспериментальными исследованиями
Практическая значимость работы
В рассматриваемой работе представлены теоретические предпосылки проектирования и эксплуатации ВАЗУ с оригинальными упругими системами для виброприводов как с раздельным возбуждением колебаний, так и с синхронным приводом Предложенные упругие системы позволяют значительно повысить универсальность ВАЗУ, т к. один типоразмер вибропривода позволяет варьировать массу бункера и загружаемых ПО в него в пределах 400 % с обеспечением околорезонансной настройки вибропривода; скорость виброперемещения ПО в виброприводах с синхронным возбуждением колебаний путем введения упругих элементов между тарелью и бортом бункера и тем самым получения фазового смещения между колебаниями борта бункера в вертикальном и горизонтальном направлениях Кроме того, в ВАЗУ с трехмассной динамической системой можно монтировать два бункера на одном виброприводе, а с четырехмассной динамической системой три бункера, в каждом из которых обеспечивая необходимое направление виброперемещения ПО
Апробация работы
Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедры «Технологическая механика» ТулГУ и ОАО «Тульский патронный завод» - «Рондоль».
Публикации
По теме диссертации автором опубликовано 5 научных работ
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения с основными выводами по работе, приложения и списка литературы из 65 наименований Общий объем работы составляет 121 страницу, в том числе 37 рисунков и 9 таблиц