Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время по-прежнему остается актуальной задача автоматизации вспомогательных технологических операций. Зачастую применение механических схватов становится нерациональным и экономически невыгодным, а иногда и просто неприемлемым в силу следующих причин: повреждаемость деталей, громоздкость, сложность кинематического движения, трудность при работе с листовыми заготовками и т. д. Применение вакуумных захватных устройств (ЗУ) имеет свои трудности: необходимость герметичности соединений; необходимость отсутствия частиц между поверхностями; требование ровной и плоской поверхности; невысокое быстродействие; разрушение резиновых уплотнений при воздействии окружающей среды (влаги, масел, высоких и низких температур); возможность разрушения вакуумом хрупких объектов; пониженная точность базирования из-за эластичности присосок и т. д. Магнитные и электромагнитные ЗУ имеют также ограниченное применение вследствие того, что они могут работать только с деталями из магнитных материалов; имеют значительную массу; вероятен остаточный магнетизм, что приводит к загрязнению поверхности; необходим дополнительный манипулятор для снятия деталей в случае использования магнитных ЗУ; возникают затруднения при работе с горячими заготовками.
Вихревые струйные захватные устройства (ВСЗУ) не имеют вышеперечисленных недостатков, они могут работать с любыми материалами, при любой температуре заготовки и с заготовками разной конфигурации. По сравнению со струйными ЗУ ВСЗУ позволяют обеспечить более высокую грузоподъемность и менее подвержены влиянию шероховатости поверхности захватываемой детали. Кроме этого применение таких устройств позволяет совместить решение задачи захвата и транспортирования объекта с ре-
шением других важных задач, а именно: ориентация произвольно лежащего объекта, очистка его поверхности, охлаждение и др.
Цель исследования. Определение оптимальных условий работы вихревых струйных захватных устройств, а именно: определение оптимального зазора, при котором достигается максимальное разряжение в зоне контакта с захватываемым объектом, а также оптимизация их конструктивных и режимных параметров.
Научная новизна. Определены рациональные схемные решения, позволяющие создать простые и технологичные конструкции захватных устройств. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность использования ВСЗУ в качестве средств автоматизации загрузки технологического оборудования. Исследованы режимные и геометрические параметры ВСЗУ и влияние их на эксплуатационные характеристики. Предложена методика оптимизации параметров ВСЗУ. В лабораторных условиях показана возможность повышения подъемной силы и расширения эксплуа-тациоїшьіх возможностей средств загрузки при использовании ВСЗУ.
Практическая ценность работы. Разработаны рациональные конструкции ВСЗУ, позволяющие использовать их для изделий, имеющих неровную поверхность, преимущественно листовых, сменность насадок и вставок позволяет создать универсальные конструкции для захватывания изделий различной формы. Разработана методика расчета на компьютере статических и динамических характеристик, выяснен характер влияния различных геометрических и режимных параметров на эффективность работы ВСЗУ. Определены наиболее значимые геометрические параметры для задачи оптимизации, показано наличие частных оптимальных решений.
Реализация работы. Методика расчета и проектирования ВСЗУ передана для использования в НПО <сПрикладная механика» и «СибНИИстройдормаш», что подтверждено соответствующими актами.
Апробация работы. Основные положения работы доложены на Московской городской конференции "Роботы и их применение в народном хозяйстве" (Москва, 1987 г.); межвузовской конференции аспирантов, соискателей и студентов "Молодежь и наука - третье тысячелетие" (Красноярск, 1996 г.); научно-технической конференции в Сибирском теплотехническом научно-исследовательском институте ВТИ "Использование методов математического моделирования в котельной технике" (Красноярск, 1996 г.); на научных семинарах кафедры "ГП и ГПА" Московского станкоинструменталь-ного института (1985-87 г.) и Красноярского государственного технического университета (1997 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, из них 1 авторское свидетельство, 1 положительное решение о выдаче патента на изобретение, 5 статей, 3 тезиса докладов.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 98 наименований. Работа изложена на 162 страницах, включая 92 рисунка.