Введение к работе
Актуальность работы. Основой развития машино- и приборостроительных отраслей промышленности является.комплексная автоматизация производства, базирующаяся на создании современных технологических систем машин-автоматов и автоматических линий, что требует разработки общих принципов, единой методологии и типовых технических средств автоматизации производства. В массовых производствах патронов для охотничьего, спортивного и боевого стрелкового оружия и строительно-монтажных патронов, элементов приводных роликовых цепей, инъекционных игл однократного применения, а также в пищевой промышленности для расфасовки и укупорки сыпучих и жидких продуктов в различную тару нашли широкое применение Автоматические роторные линии (АРЛ).
Для загрузки штучных предметов обработки в АРЛ с производительностью более 200 шт./мин используют многопозиционные роторные системы автоматической загрузки (САЗ), которые построены по принципу роторных технологических машин, что обеспечивает надежную синхронную передачу предметов обработки в непрерывно движущиеся транспортные органы АРЛ.
Одним из основных функциональных устройств роторных САЗ, обеспечивающих ориентирование и выдачу предметов обработки в последующие устройства САЗ, является ориентирующее устройство. Предметы обработки массой до 0,05 кг и длиной до 0,05 м, относящиеся к осесимметричным объемным деталям-телам вращения (классы 71-72 по классификатору ЕСКД), эффективно используются в устройствах с гравитационными ориентаторми. Такие ориентирующие устройства имеют высокую производительность, просты по конструкции и кинематике, поскольку не имеют приводных механизмов, обладают широкой универсальностью и возможностью переналадки, что делает их эффективным средством для создания типовых конструкций роторных САЗ.
Для ориентирования равноразмерных колпачков, относящихся к осесимметричным объемным деталям-телам вращения, с отношением габаритных размеров 1,1
Поэтому создание роторных САЗ с требуемой производительностью на
основе гравитационных ориентаторов с А-образным захватом для ориентирова
ния равноразмерных и близких к ним предметов обработки типа колпачков, от
носящихся к осесимметричным объемным деталям-телам вращения, является
актуальной задачей. ' г\'\
Цель работы. Расширение технических возможностей гравитационного ориентатора с L-образным захватом для ориентирования в роторной САЗ рав-норазмерных и близких к ним предметов обработки типа колпачков, относящихся к осесимметричным объемным деталям-телам вращения.
Объект исследования. Гравитационный ориентатор с L-образным захватом роторной САЗ для ориентирования равноразмерных и близких к ним предметов обработки типа колпачков.
Предмет исследования. Взаимное влияние геометрических параметров, коэффициента трения равноразмерного предмета обработки о направляющие поверхности гравитационного ориентатора с /.-образным захватом и центробежной силы инерции, возникающей вследствие транспортного вращения роторной САЗ, на величину времени ориентирования предмета обработки.
Метод исследования, принятый в работе, заключается в сочетании аналитических и экспериментальных исследований процессов ориентирования предметов обработки с использованием математических и натурных моделей. Для построения математической модели процесса ориентирования предмета обработки в гравитационном ориентаторе роторной САЗ использовались методы математической геометрии и теоретической механики. При постановке экспериментов и обработке экспериментальных данных использовались методы теории погрешностей и математической статистики.
Теоретические и экспериментальные исследования базировались на научных работах в области теории и проектирования ориентирующих устройств для предметов формы тел вращения Л.Ф. Анчишкиной, А.Н. Беляковой, М.К. Галонска, Н.И. Камышного, А.Н. Малова, М.В. Медвидя, В.Ф. Прейса, В.В. Прейса, В.Д. Рожковского, Л.А. Свинаренко, Н.А. Усенко.
Достоверность научных положений и выводов диссертационной работы обеспечивается полнотой учета факторов, влияющих на время ориентирования предмета обработки в гравитационном ориентаторе с L-образным захватом, корректностью использования общепринятых математических методов и компьютерного моделирования, качественным и количественным соответствием результатов теоретических расчетов с экспериментальными данными, полученными непосредственно автором, а также с результатами расчетов и экспериментов, полученными другими авторами.
Автор защищает:
Совокупность конструктивных ограничений на геометрические параметры гравитационного ориентатора с ^-образным захватом для ориентирования равноразмерных и близких к ним предметов обработки типа колпачков, относящихся к осесимметричным объемным деталям-телам вращения.
Математическую модель процесса ориентирования предмета обработки в гравитационном ориентаторе с L-образным захватом, учитывающую взаимное влияние на время ориентирования предмета центробежной силы инерции, возникающей вследствие транспортного вращения роторной САЗ и действующей на предмет обработки в процессе его ориентирования, геометрических параметров предмета обработки и коэффициента трения предмета о направляющие поверхности ориентатора.
3. Результаты теоретических и экспериментальных исследований процес
са ориентирования равноразмерного предмета обработки в гравитационном
ориентаторе с А-образным захватом роторной САЗ, подтвердившие адекват
ность и корректность разработанной математической модели.
4. Усовершенствованные конструкции гравитационного ориентатора
с L-образным захватом и инженерную методику их проектирования, базирую
щуюся на результатах теоретических и экспериментальных исследований.
Научная новизна. Впервые выявлено взаимное влияние на время ориентирования предмета обработки центробежной силы инерции, возникающей вследствие транспортного вращения роторной САЗ, геометрических параметров и коэффициента трения предмета обработки о направляющие поверхности гравитационного ориентатора с А-образным захватом.
Практическая значимость работы. Разработаны инженерная методика проектирования и усовершенствованные конструкции гравитационного ориентатора с А-образным захватом, обеспечивающие создание роторных САЗ с требуемой производительностью для ориентирования равноразмерных и близких к ним предметов обработки типа колпачков, относящихся к осесимметричным объемным деталям-телам вращения, длиной / < 0,05 м, с отношением габаритных размеров lid < 1,5 и массой до 0,05 кг.
Реализация работы. Результаты проведенных исследований используются в учебном процессе Тульского государственного университета, инженерная методика проектирования и техническая документация на разработанную конструкцию гравитационного ориентатора с L-образным захватом приняты к использованию в ОАО «Конструкторское бюро автоматических линий им. Л.Н. Кошкина» (Московская обл., г. Климовск), ЗАО «Ротор» и ОАО «Тульский патронный завод им. СМ. Кирова» (г. Тула).
Апробация работы. Основные научные положения диссертации, результаты исследований и разработок докладывались соискателем на международных научно-технических конференциях «Автоматизация: проблемы и решения (АПИР)» (г. Тула, 2005, 2006 и 2008 гг.); на II Международной научно-технической конференции «Глобальный научный потенциал» (г. Тамбов, 2006 г.), II Международной научно-технической конференции «Автоматизация машиностроительного производства» (г. Вологда, 2006 г.) и XIII Международной научно-технической конференции «Машиностроение и техносфера XXI века» (г. Севастополь, 2006 г.), на которой доклад был отмечен дипломом II степени.
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 12 научных работ (4 - единолично, остальные - в соавторстве), в том числе 4 статьи (3 - в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ), 6 докладов на международных конференциях и 2 патента РФ на полезные модели.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения и общих выводов, списка литературы из 97 наименований и приложений. Объем диссертационной работы составляет 110 страниц, в том числе 53 рисунка и 2 таблицы. Объем приложений - 25 страниц.
