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 повышается производительность, качество продукции, безопасность работы, облегчается труд, улучшаются условия труда рабочих.
Задачи технологии и автоматизации определяются их взаимосвязью и характером производства. Технология является основой для решения вопроса, насколько необходимы средства механизации и автоматизации или требуемый и возможный уровень производительности оборудования и средств автоматизации. Характер производства, в свою очередь, предопределяет задачи автоматизации на примере автоматической загрузки оборудования штучными предметами обработки.
Автоматизация загрузки штучными предметами обработки - одна из задач при создании производственных машин-автоматов и автоматических линий различного технологического назначения прессов, установок физико-химической обработки, металлорежущих станков, сборочных, контрольно-сортировочных, упаковочных машин и т.д.
Автоматизация загрузки приобретает особо важное значение при создании автоматических линий, т.к. надежная и экономичная конструкция загрузочного устройства, гарантирующая бесперебойную подачу правильно ориентированных в пространстве предметов обработки, во многом определяет качественные и количественные показатели всей линии.
Устройства, обеспечивающие автоматическую загрузку машин-автоматов и автоматических линий штучными предметами обработки, 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. Такие устройства называются автоматическими загрузочными устройствами (АЗУ).
Современное состояние развития электроники и компьютерной техники определили высокий уровень производительности. Например, для операций счета и контроля и т.д. В связи с этим возникает задача создания загрузочных устройства для машин-автоматов счета и контроля более 1000 шт./мин для массового характера производства предмета обработки.
Внедрение автоматических роторных и роторно-конвейерных линий (АРЛ и APKЛ) в штамповочном производстве позволяет перейти к новому уровню производительности при больших числах объединяемых операций и высоком коэффициенте использования. При этом ставится задача повышения уровня производительности и автоматизации загрузки APЛ. Расширение номенклатуры загружаемых предметов обработки, необходимость обеспечения различных скоростей в зоне захвата и ориентирования привели к созданию нового поколения АЗУ.
На сегоднящий день представляет интерес АЗУ пятого поколения - вибророторные автоматические загрузочные устройства, как по универсальности загружаемых предметов обработки, так и по уровню производительности до 3000 шт./мии и более, которые соединили в себе достоинства АЗУ всех поколений.
Вибророторное автоматическое загрузочное устройство (ВРАЗУ) соединяет в себе конструктивные элементы вибрационного и роторного автоматических загрузочных устройств, т.е. во время вращения ротора движение предметов обработки осуществляется под действием вибрационных и центробежных сил инерции.
ВРАЗУ позволяет увеличить производительность загрузки рабочих позиций предметами обработки, имея возможность многоканального захвата, многозаходности и многопозиционного ориентирования, и, кроме того, позволяет осуществлять широкую переналадку на типоразмер объектов, обеспечивая простоту компоновки с существующим и вновь создаваемым производственным оборудованием.
При проектировании вибророторного автоматического загрузочного устройства представляет интерес исследование процесса виброперемещения у борта бункера. Конструктивные исполнения борта ВРАЗУ могут быть многовариантными в зависимости от производительности устройства, типа предмета обработки и способа ориентирования, захвата и выдачи:
- борт бункера является принадлежностью бункера;
- борт представляет собой принадлежность реактивной части вибропривода;
- борт - кольцо, свободно посаженное в паз бункера;
- борт не связан с вибророторным автоматическим загрузочным устройством.
В последнем случае вибророторное автоматическое загрузочное устройство переходит в класс стационарных автоматических загрузочных устройств.
Исследование процессов функционирования вибророторного автоматического загрузочного устройства стационарного типа в части подготовки к захвату и захвата предмета обработки является важной народно-хозяйственной задачей.
Цель работы
Определение функциональных параметров автоматического загрузочного устройства с разработкой методики проектирования.
Объект исследования
Вибророторное автоматическое загрузочное устройство стационарного типа.
Предмет исследования
Процессы подготовки к захвату и захвата предмета обработки в стационарном вибророторном автоматическом загрузочном устройстве.
Методы исследования
Принятые в данной работе методы исследования заключаются в сочетании компьютерного моделирования и экспериментального исследования. Использовались основы математического анализа, теоретической механики. При постановке эксперимента использовался созданный экспериментальный комплекс, позволяющий определить амплитуды вертикальных и горизонтальных колебаний, частотные характеристики и сдвиг фаз между этим колебаниями, скорость предмета обработки, а также его время захвата.
Научная новизна работы заключается в установлении взаимосвязей между параметрами вращении бункера, параметрами горизонтальных и вертикальных его колебаний и параметрами абсолютного движения предмета обработки у борта, позволяющих решать задачи синтеза и анализа на стадии проектирования стационарного вибророторного автоматического загрузочного устройства.
Основные научные результаты диссертации, выносимые на защиту, включают:
-
Определение условия подготовки к захвату на основе разработанной математической модели абсолютного движения предмета обработки у неподвижного борта вибророторного автоматического загрузочного устройства стационарного типа.
-
Математические модели перемещения предмета обработки в процессе захвата при безударном и ударном вариантах о стенку захватного органа.
-
Экспериментальный комплекс, созданный для определения параметров вращения, колебания бункера, измерения абсолютной скорости предмета обработки, и времени захвата предмета обработки.
Достоверность
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием при математическом моделировании фундаментальных зависимостей механики, корректностью применяемых численных методов и подтверждается результатами вычислений с помощью ЭВМ и натурных экспериментов.
Практическая значимость
Методика определения параметров функционирования стационарного ВРАЗУ, а также предложены программные модули, позволяющие определить абсолютную скорость предмета у неподвижного борта и времени захвата.
Реализация результатов работы
Математические модели и результаты экспериментальных исследований процесса виброцентробежного перемещения предмета обработки и процесса его захвата внедрены в практике автоматизации технологических процессов на ООО «Тульский патронный завод-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 Х 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 5 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, четырех глав, заключения и общих выводов, приложения и списка использованной литературы. Общий объем работы составляет 101 страница, в том числе, 89 страниц основного текста, включающего 35 рисунков и 7 таблиц. Объем приложения 4 страницы. В приложении приведены распечатки программ, актов реализации результатов работы.
