Введение к работе
Актуальность. Автоматические роторные линии (АРЛ), являясь одним из достижений практического приложения науки о механизмах и машинах, широко применяются в современной промышленности для производства различных изделий. В последнее время появились новые задачи проектирования роторных линий и их механизмов, связанные с модернизацией существующих АРЛ. Одним из направлений уменьшения затрат времени на контроль изделий и технического состояния инструмента и оборудования АРЛ между операциями обработки или сборки на транспортных роторах или передающих устройствах является применение автоматических механизмов выборочного контроля. Контрольные механизмы, как материальный элемент, входящий в состав роторной линии, вносят значительный вклад в фактическую производительности роторной линии (до 10%), и отвечают за 40% внецикловых потерь времени.
Известные методы проектирования съемников для контрольных механизмов основаны, в первую очередь, на методах синтеза плоских кулачковых механизмов. Методам проектирования пространственных кулачков уделено значительно меньше внимания, а на транспортных роторах с механизмами смены уровня русла нет возможности разместить съемный механизм так, чтобы рабочая поверхность съемного механизма находилась параллельно плоскости движения заготовок (руслу).
Не освещен вопрос выбора оптимальной структуры механизмов съема АРЛ, связь структуры АРЛ с назначением механизмов съема и его основными функциями. Актуальна проблема создания методов анализа и синтеза параметров съемных механизмов, работающих в зонах смены уровня русла.
Существующая проблема определила цель исследования: повышение производительности роторной линии путем поиска, разработки и обоснования структурных схем и параметров механизмов съема, работающих в зонах смены уровней русла, имеющих повышенное быстродействие и исключающих повреждение деталей и заготовок.
Из цели следуют задачи исследования:
-
Исследование структурных и функциональных связей элементов роторной линии и механизмов съема, создание функционально-структурной модели роторной линии и механизмов съема и классификации механизмов съема.
-
Разработка методики структурного синтеза механизмов съема роторной линии на основе функционально-структурной модели и классификации механизмов съема.
-
Синтез схем механизмов съема роторной линии, отвечающих основному и дополнительным условиям синтеза.
-
Разработка методики параметрического синтеза механизмов съема роторной линии на основе математического моделирования динамики их работы.
-
Проведение экспериментов с целью проверки адекватности разработанной математической модели и уточнения основных параметров механизмов съема.
Объект исследования - механизмы съема роторной линии.
Предмет исследования - методы синтеза механизмов съема роторной линии.
Методы исследования. Использовались методы теории механизмов и машин, функционально-структурного анализа, теоретической механики, сопротивления материалов, теории удара.
Достоверность результатов основывается на применении известных теоретических положений теоретической механики, теории механизмов и машин, сопротивления материалов, апробированных аналитических методов, подтверждается сравнением результатов математического моделирования и экспериментов, а также сравнением полученных результатов с результатами других авторов.
Научная новизна результатов исследования:
-
Разработана функционально-структурная модель АРЛ и механизмов съема и основанная на ней классификация механизмов съема по виду их связи с АРЛ, уровню автоматизации, виду механизма, расположению механизма съема относительно русла АРЛ.
-
Создана методика структурного синтеза схем механизмов съема на основе предложенной оригинальной функционально-структурной модели и классификации механизмов съема.
-
Синтезирован ряд новых структурных схем безударных механизмов съема, имеющих повышенную скорость срабатывания и отвечающих габаритным требованиям.
-
Разработана методика параметрического синтеза механизмов съема на основе созданной математической модели динамики движения выбрасывателя, позволяющая реализовать основное и дополнительное условие синтеза - минимальная относительная скорость срабатывания при наименьших ударных нагрузках.
Практическая ценность работы:
разработанные методики использованы при проектировании механизмов съема и выборе их параметров;
предложенные безударные съемные механизмы совместно с контрольными механизмами можно устанавливать на транспортные роторы с механизмом смены уровня русла, тем самым повышая производительность АРЛ;
механизм съема, защищенный патентом РФ, служит прототипом для изготовления межоперационного съемника;
результаты исследования использованы на ОАО «Научно-исследовательский технологический институт «Прогресс»» при проектировании роторной линии.
На защиту выносятся:
-
Функционально-структурная модель АРЛ и механизмов съема и их классификация, позволяющие вести синтез наиболее рациональных схем съемных механизмов.
-
Методика структурного синтеза схем механизмов съема на основе их функционально-структурной модели и классификации.
-
Ряд синтезированных структурных схем съемных механизмов.
-
Методика параметрического синтеза механизма съема, основанная на математических моделях динамики движения выбрасывателя и заготовки под действием кулачкового пространственного выбрасывателя.
Апробация результатов исследования.
Основные положения диссертации обсуждались и докладывались на конференциях: Всероссийских научных конференциях молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 2009, 2010 гг.), Всероссийской научно-практической конференции «Научное обеспечение инновационного развития АПК» (Ижевск, 2010 г.), IX Всероссийской научно-технической конференция студентов, магистрантов, аспирантов
и молодых ученых «Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов» (Тула, 2010 г.), Международной научно-практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2009» (Одесса, 2009 г.), VI Международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (Пенза, 2010 г.), II Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроение России» (Москва, 2009, 2010гг.), Международном молодежном научном форуме «Ломоносов-2010» (Москва, 2009 г.), Second forum of young researchers. In the framework of international forum "Education quality-2010"(Ижевск, 2010 г.), Международной научно-практической конференции «Современное машиностроение. Наука и образование» (Санкт-Петербург, 2011 г.), Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения» (Новокузнецк, 2011г.).
Результаты исследования использованы на ОАО «Научно-исследовательский технологический институт «Прогресс»» при анализе и выборе основных параметров механизма выборочного съема и его разработке в составе роторной линии.
Публикации. Результаты исследования опубликованы в 1 патенте на полезную модель и в 14 статьях, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
