CC BY
12
УДК 621.9
АНАЛИЗ МОЩНОСТИ ПРИВОДА БУНКЕРНОГО ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА С ВРАЩАЮЩИМИСЯ ЗАХВАТЫВАЮЩИМИ ОРГАНАМИ
Э.В. Дьякова
Рассматривается методика расчета для конструирования бункерных загрузочных устройств и ее основные этапы, анализируется мощность привода для БЗУ с вращающимися захватывающими органами от числа оборотов захватывающих органов и от коэффициента трения.
Ключевые слова: бункерное загрузочное устройство, мощность привода, автоматическая загрузка, захватывающие и ориентирующие механизмы.
В настоящее время для того чтобы обеспечить надежную автоматическую подачу штучных изделий в заданном ориентированном положении с необходимой производительностью используют системы автоматической загрузки на базе дисковых механических бункерных загрузочных устройств (БЗУ). В БЗУ заготовки сосредотачиваются беспорядочно в бункере, который выполняет несколько функций: это запас заготовок для бесперебойной работы механизма, обеспечение движения заготовок к захватывающим органам для заданной производительности, а также бункер подготавливает заготовки к захвату. Для их ориентации и подачи используются захватывающие органы. Так существуют огромное разнообразие конструкций БЗУ.
Анализ работ показал, что универсальными конструкциями можно считать БЗУ с вращающимися захватывающими органами [1, 2].
Работа абсолютно любого БЗУ основывается на принципе вероятностного захвата заготовок из общей массы. В бункере заготовки находятся в неориентированном положении, поэтому только некоторые окажутся в благоприятном положении и будут захвачены захватывающим органом. Методика расчета для конструирования БЗУ состоит в следующем. Исходными данными являются физико-механические и геометрические параметры заготовок, требуемое ориентированное положение заготовки и требуемая производительность машины. К геометрическим параметрам относятся форма заготовки, высота и длина заготовки, наружный и внутренний диаметры заготовки, положение и координата центра масс, длины и диаметры стержня и головки, радиус закругления заготовки. К физико-механическим параметрам относятся масса заготовки, покрытие, коэффициент трения скольжения, прочность и т.д. Методика расчета основывается на комплексном анализе свойств и параметров заготовок. Она состоит из нескольких этапов. Также следует знать, что необходимая производительность БЗУ должна быть выше производительности технологической машины. На первом этапе конструируется захватный механизм, захватывающие и ориентирующие органы БЗУ. На втором этапе необходимо построить аналитическую модель производительности БЗУ от окружной скорости захватывающих органов. Для этого определяют максимальную окружную скорость. На третьем этапе рассчитывают коэффициент выдачи и фактическую производительность. На последнем этапе производится расчет конструктивных элементов. Таких элементов, как бункер, привод БЗУ [3-7].
Конструкции приводов для захватывающих и ориентирующих механизмов различны, они влияют на производительность, стоимость и удобств обслуживания БЗУ.
Привод - это устройство, которое обеспечивает движение всех рабочих органов БЗУ. Так при расчете необходимо определить его мощность, которая определяется по формуле:
к3пМ кр
N = —_^,
Л мех 532
Машины, агрегаты и процессы
где £3 - коэффициент возможной перегрузки (к3 = 2); п - частота вращения захватывающего органа БЗУ, с-1; Лмех - механический коэффициент полезного действия привода; Мкр - необходимый крутящий момент, Н • м.
Величина крутящего момента при дисковом захватывающем органе определя-
ется
Мкр = TR + yGj sin a + mGj cos a -
y
кр • 2cos 45°
где T = G sin a - силы трения, Н; R - радиус захватывающих органов; у - координа-
3
та центра тяжести объема, имеющего форму подковы, равная —R, м; Gj - сила тяже-
16
сти одновременно загружаемых в бункер заготовок, Н; a - угол наклона бункера дискового БЗУ (обычно равен 45°); m - коэффициент трения между диском и подпятником.
Если угол наклона бункера равен 450, то величина крутящего момента определяем по приближенной формуле
Mкр » 0,49G2R2,
Сила тяжести одновременно загружаемых в бункер заготовок определяется
G
2
h V1 go,
V
0
где £1 - коэффициент заполнения бункера; VI - объем одновременно загружаемых в бункер заготовок, м3; Vo - объем одного изделия по внешнему контору, м3.
Так необходимо проанализировать мощность привода БЗУ с вращающимися захватывающими органами при загрузке и ориентировании заготовки, на примере полуфабриката с параметрами = 0,015 м; ^ = 0,011 м; И = 0,012 м; \ = 0,0025 м. Данный полуфабрикат изготавливается двухсторонним полугорячим выдавливанием. Технологический процесс производства является сложным, так как состоит из целого ряда операций, которые осуществляются на высокопроизводительных роторных линиях.
Результат моделирования мощности привода БЗУ с вращающимися захватывающими органами представлен на рисунке.
Рис. График зависимости мощности привода бункерного загрузочного устройства с вращающимися захватывающими органами от числа оборотов захватывающих
органов и от коэффициента трения
Анализ графика показывает, что при числе оборотов захватывающих органов п = 10 об./мин. и при коэффициенте трения т от 0,1 до 0,4 мощность привода N увеличивается от 0,3 до 0,9 кВт. При числе оборотов п = 20 об./мин. и при коэффициенте
трения m от 0,1 до 0,4 мощность привода N увеличивается от 0,5 до 1,3 кВт. При n = 30 об./мин и при коэффициенте трения m от 0,1 до 0,4 мощность привода N увеличивается от 0,7 до 2,1 кВт.
Анализируя график, можно сделать вывод, что мощность привода БЗУ с вращающимися захватывающи органами зависит от числа оборотов захватывающих органов и от коэффициента трения. Чем больше значение коэффициента трения и больше число оборотов, тем необходимая мощность привода будет больше. Данные результата следует принять во внимание для дальнейших изучений автоматической загрузки и ориентации полуфабриката в БЗУ с вращающимися захватывающими органами.
Список литературы
1. Голубенко В.В., Давыдова Е.В., Прейс В.В. Совершенствование зубчатого бункерного загрузочного устройства для предметов обработки с неявно выраженной асимметрией торцов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2010. Вып. 2. Ч. 1. С. 27-34.
2. Пантюхина Е.В., Прейс В.В., Хачатурян А.В. Механические дисковые бункерные загрузочные устройства для стержневых деталей с неявно выраженными ключами ориентации// Автоматизация и измерения в машино- приборостроении. 2018. № 3 (3). С. 16-25.
3. Голубенко В.В., Давыдова Е.В. Вопросы проектирования дискового зубчатого бункерного загрузочного устройства с кольцевым ориентатором // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2011. № 3. С. 11-16.
4. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Методика расчета и проектирования механических дисковых бункерных загрузочных устройств // Известия Тульского государственного университета. Сер. Машиноведение, системы приводов и детали машин: спец. вып. Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 57-64.
5. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Аналитическая модель и методика расчёта производительности вертикального бункерного загрузочного устройства // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2010. №9. С. 27-31.
6. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Теоретические основы проектирования дискового зубчатого бункерного загрузочного устройства с кольцевым ориентатором // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2013. № 7. С. 8-14.
7. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Теоретические основы проектирования механических дисковых бункерных загрузочных устройств // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2013. Вып. 7. Ч. 1. С. 10-20.
Дьякова Элеонора Владимировна, аспирант, eleonora. borovkova@yandex. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF THE DRIVE POWER OF HOPPER-FEEDER DEVICE WITH ROTATING GRIPPING BODIES
E.V. Diakova
The method of calculation for the design of hopper loading devices and its main stages are considered, the power of the drive for BZU with rotating gripping bodies on the number of revolutions of the gripping bodies and on the coefficient offriction is analyzed.
Key words: hopper-feeder device, drive power, automatic feeding, exciting and orienting mechanisms.
Diakova Eleonora Vladimirovna, postgraduate, eleonora. borovkova@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
