CC BY
20
УДК 621.744.07:621.7.012.3./4
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ РЕВОЛЬВЕРНОЙ ПОДАЧИ С АККУМУЛЯТОРОМ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
В.С. Семеноженков, М.В. Семеноженков
Приведены описание методики экспериментальных исследований револьверных подач листоштамповочных автоматов и результаты испытаний. Показана эффективность разработанной конструкции револьверной подачи с аккумулятором механической энергии
Ключевые слова: подача, датчик, тарировка, скорость, ускорение, мощность
Качество получаемых на листоштамповочном оборудовании штамповок во многом определяется параметрами средств механизации.
Кинематические характеристики рабочих звеньев подач заготовок непосредственно влияют на точность позиционирования как самих схватов и различных фиксаторов, так и обрабатываемых заготовок. Поэтому важно знать технические характеристики новых видов устройств механизации процесса подачи заготовок.
Исследовалась револьверная подача с аккумулятором механической энергии
листоштамповочного
автомата
моментом
инерции поворотного стола М = 1,2 кгм , привод которой включает электродвигатель ДПР42-Н1 -03 и редуктор с передаточным отношением иР = 16. Описание конструкции подачи и принцип ее действия приведены в работах [1, 2].
В процессе экспериментальных исследований регистрировались следующие параметры: ускорение и скорость поворотного стола; сила тока на электродвигателе. Для измерения ускорения использовали пьезоэлектрические датчики КД 41, для измерения скорости применяли тахогенератор, для определения мощности, учитывая постоянство напряжения за цикл работы, на осциллограмму записывали ток, который потреблял электродвигатель. При измерении ускорений крепление датчика на поверхности стола выполнялось с помощью удерживающего магнита, что позволило обеспечить надежное сцепление датчика со столом подачи и, кроме того, исключить влияние деформаций деталей на величину сигнала. Для исключения влияния других помех был использован экранированный кабель и защитная крышка для пьезоэлектрического датчика. Для снижения влияния высокочастотных помех сигнал с выхода интегрирующего усилителя поступал на универсальный фильтр, состоящий из 2-х блоков, каждый из которых содержит фильтр верхних и нижних частот, граничные значения которых
Семеноженков Владимир Степанович - Воронежский филиал МИИТ, д-р техн. наук, профессор, тел. 8(473) 246-55-45
Семеноженков Максим Владимирович - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. 8(473) 246-55-45
можно переключать в диапазоне от 0,2 Гц до 160 кГц.
После фильтра сигнал поступал на запоминающее устройство - осциллограф Н 145. Технические характеристики датчиков КД 41: Коэффициент передачи напряжения, мВ/мс-2
12,22
Частота измерения, Гц Максимальное ускорение, 1000 мс-'
100
1
Диапазон рабочих температур, Ттах/Ттш °С/°С -20/+80
Напряжение, полученное от
пьезоакселерометра, поступало на интегрирующий усилитель, где оно усиливалось и могло интегрироваться один или два раза. Интегрирующий усилитель входит в комплект виброизмерительного прибора 00 033 фирмы «Роботрон». Виброизмеритель включает в себя 3 интегрирующих усилителя, осциллоскоп для визуального наблюдения и блок индикации.
Для выбранного датчика измерительные диапазоны виброизмерителя составляют: ускорение - 0,032 м/с2.. ..320 м/с2; скорость - 0,000032 м/с....3,2 м/с; перемещение - 0,032 мм....100 мм; частотный диапазон - 1Гц.... 1кГц. Блок-схема измерительной цепи представлена на рис. 1. Тарировка сигналов ускорения с пьезоакселерометра проводилась с помощью генератора низких частот и вольтметра. С генератора низких частот сигнал частотой f = 10 Гц поступал на вольтметр, интегрирующий усилитель, фильтр и далее на осциллограф. Высота отклонения сигнала на осциллограмме h = 13 мм, коэффициент передачи напряжений для датчика КД 41 с учетом емкости датчика и дополнительного кабеля (I = 5 м) Ва = 9,24 мВ/мс-2.
Симулированное ускорение
~ = и = 8,18 мс-2
ва
Масштабный коэффициент ~ 2
и = — = 0,63 мс /мм
~ а 1 7
h
При установке датчика на
электродинамический калибратор ускорение, обеспечиваемое столом, равнялось а = 9,3 мс-2.
Отклонение сигнала на осциллограмме равнялось 14 мм. Масштабный коэффициент при данной калибровке
¡Ла = 0,66 мс-2/мм.
,5
Рис. 1. Блок-схема измерительной цепи:
1 - тахогенератор; 2, 3 - датчики циклограммы;
4 - пьезоакселерометр; 5 - избиратели пределов;
6 - тензостанция; 7 - фильтр; 8 - виброизмеритель; 9 -осциллограф
Разница в показаниях при различных способах тарировки не превысила 5 %.
Тарировка тока, потребляемого
электродвигателем, осуществлялась с помощью амперметра и калиброванного источника тока.
3
Масштаб силы тока Цу = —,
Ну
где 3 - показания амперметра,
Ну - отклонение луча гальванометра на осциллограмме от начальной (нулевой) линии.
Сигнал с электродвигателя поступал на избиратель пределов Р010 и далее на осциллограф.
На рис. 2 приведена осциллограмма изменения тока. Видно, что во время выполнения перемещения двигатель потребляет примерно 12 Вт, и, таким образом, средняя мощность за цикл (движение - выстой) при равном времени перемещения и паузы не превышает 6 Вт.
ПЬижение
ПА
п?
^ЛЛА/УУ\/Уу
ПЧг
Рис. 2. Изменение тока
времени. Расхождение расчетных значений, выполненных для жесткой модели устройства подачи заготовок, и опытных данных составило около 26%, что объясняется тем, что расчетные значения получены при рассмотрении модели, не учитывающей упругие свойства звеньев механизма.
-2
8. О
На рис. 3 показана экспериментальная зависимость изменения углового ускорения во
Рис. 3. Угловое ускорение поворотного стола
С использованием выше описанной методики были выполнены измерения ускорений 12-и позиционного поворотного стола револьверной подачи, в которой периодичность перемещений выходного звена обеспечивалась с помощью механизма с глобоидным кулачком фирмы «Фергусон» США с делительным радиусом роликов г = 245 мм. В качестве датчика измерений использовали пьезоакселерометр КД 41, сигнал с которого поступал на усилитель, фильтр, избиратель пределов и осциллограф (рис. 1). Тарировку осуществляли двумя способами: с использованием низкочастотного генератора и электродинамического калибратора. С генератора низких частот сигнал частотой / = 79 Гц и напряжением и = 100 мВ подавался на вход интегратора и далее через фильтр (частота среза 160 Гц) на осциллограф.
Измерения осуществляли при установке датчиков на рычаге длиной 300 мм, закрепленном на выходном валу при частоте его поворотов п = 71 в минуту. Эксперимент выполнили со свободным выходным валом, а также с закрепленным на нем стальным диском диаметром 1000 мм и толщиной 20 мм. Анализ осциллограмм показывает, что заложенный в конструкцию (профиль) кулачка синусоидальный закон изменения ускорения на выходном валу реализуется только в том случае, когда на нем не закреплены какие либо детали (рис. 4, график - 1). Закрепление на выходном валу поворотного стола, с указанными размерами, приводит к значительному изменению характера ускорений (рис. 4, график - 2). Величины измеренных ускорений поворотного стола многократно превышают значения, которые должны были быть реализованы за счет специального профиля кулачка. Основной причиной такого изменения является то, что собственная частота системы выходной вал -поворотный стол намного отличается от частоты выполнения движений выходным валом.
Кинетическая энергия стола при завершении каждого движения переходит в потенциальную энергию деформации звеньев и формирование движений колебательного характера. Видно усиление осцилляции при завершении движения, когда ускорения торможения превышают значения, запрограммированные в профиле кулачка более, чем в 4 раза. Также важно отметить, что очередность пауз и их продолжительность не
выполняются.
-2
Е, С
Рис. 4. Ускорение выходного вала устройства с глобоидным кулачком
Установленный закон (рис. 4, график - 1) изменения ускорений свободного выходного вала -наклонная синусоида - соответствует расчетной зависимости, заложенной в профиле кулачка. Таким образом, результаты выполненного эксперимента подтверждают правильность выбора датчика измерений и настройки аппаратуры, что обеспечило высокую точность измерений.
Измеренные величины скорости и ускорения стола шагового устройства с аккумулятором механической энергии практически совпадают с расчетными характеристиками и отличие максимальных значений скорости стола револьверной подачи составляет 8%. Циклограмма выполнения движений и остановок выходного звена в механизме с аккумулятором энергии выполняется практически без погрешностей. Двигатели испытанных устройств обеспечили высокую работоспособность устройств. Таким образом, результаты испытаний подтвердили эффективность разработанного шагового устройства с аккумулятором механической энергии.
Литература
1. Семеноженков, В.С. Обеспечение точности позиционирования стола револьверной подачи заготовок [Текст] / В.С. Семеноженков, М.В. Семеноженков. // Заготовительные производства в машиностроении. -2013. - № 12. - С. 27-30.
2. Пат. № 2056261 Российская федерация, МПК В 23Q16/02. Шаговое поворотное устройство / Семеноженков В.С.; заявитель и патентообладатель Акционерное общество открытого типа «Упаковочные машины». - № 5025623/08; заявл. 31.07.1991; опубл. 20.03.1996, Бюл. №11. - 21 с.
3. Соколов, А.Я. Основы расчета и конструирования машин и автоматизированных производств [Текст] / А.Я. Соколов. - М.: Машиностроение, 1969. - 639 с.
Воронежский филиал Московского государственного университета путей сообщения (ВФ МИИТ) Воронежский государственный технический университет
EXPERIMENTAL RESEARCH OF OPERATING MODES OF TURRET FEED WITH ACCUMULATOR OF MECHANICAL ENERGY
V.S. Semenozhenkov, M.V. Semenozhenkov
Description of the methodology of experimental research of turret feed sheet-stamping machine and the test results had been adduced. The effectiveness of the developed design turret feed with accumulator energy was shown
Key words: feed, sensor, calibration, velocity, acceleration, power
