CC BY
29
УДК 621.86.067-229.6
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПРОЦЕССА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ ОБРАБОТКИ У ПОДВИЖНОГО БОРТА ВИБРОРОТОРНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАГРУЗОЧНОГО
УСТРОЙСТВА
Н.А. Усенко, Чу Куок Тхуан
Рассмотрены вопросы теории перемещения предметов обработки у борта бункера вибророторного автоматического загрузочного устройства, когда борт является принадлежностью бункера и проведен параметрический синтез этого процесса. На основе параметрического синтеза оценивали влияние основных параметров на относительную скорость предметов обработки.
Ключевые слова: вибророторное автоматическое загрузочное устройство, виброперемещение, параметрический синтез.
При проектировании вибророторного автоматического загрузочного устройства (ВРАЗУ) представляет интерес исследование процесса перемещения предметов обработки у борта бункера. Конструктивные решения борта могут быть разнообразными. Они зависят от необходимой производительности устройства, типа предмета обработки, способа ориентирования и т.д. [1].
Упрощенная схема ВРАЗУ для случая, когда борт является принадлежностью бункера, показана на рис. 1. Бункер 1, вращающийся с угловой скоростью о, под действием горизонтального вибропривода и упругих элементов 4 колеблется с горизонтальной амплитудой В и вертикальной амплитудой А. Упругие элементы 4 закреплены на массивном основании 5. Для виброизоляции ВРАЗУ установлено на амортизационных упругих элементах 6. Предметы обработки 2 попадают на поверхность бункера, под действием сложных колебаний бункера, центробежной силы предметы обработки перемещаются по некоторой траектории к борту бункера 3 и движутся по этому борту.
В данной работе, положим предмет обработки имеет цилиндрическую форму и перемещение предмет обработки рассматривается при условиях:
угловая скорость бункера о = 3...10рад/с ; амплитуда вертикальных колебаний бункера А = до 0,1 мм; амплитуда горизонтальных колебаний бункера В до 0,01 рад.; фазовый угол между вертикальными и горизонтальными колебаниями бункера е = 0 . 360°;
частота вынужденных колебаний бункера / = 50 Гц.
1 2
Г
5
6
О)
Рис. 1. Схема вибророторного автоматического загрузочного устройства, когда борт является принадлежностью бункера 1 - бункер (активная часть); 2 - предмет обработки; 3 - борт бункера; 4 - рабочие упругие элементы; 5 - Основание (реактивная часть);
6 - амортизационные упругие элементы
Процесс перемещения предметов обработки у борта бункера рассмотрим для случая, когда бункер ВРАЗУ совершает следующие движения
1. Вращается с постоянной угловой скоростью о относительно вертикальной оси симметрии о = ое\;
2. Совершает колебания вдоль вертикальной оси симметрии по закону ^ = Аэт(^ + е) где О - круговая частота вынужденных колебаний
бункера при / = 50 Гц равна 314-;
3. Совершает крутильные колебания вокруг вертикальной оси симметрии по закону Ь = В зт(О?).
Окончательное дифференциальное уравнение, описывающее относительное движение частицы у борта бункера ВРАЗУ [1]:
[1,2,3]:
с
2
у=во sinо?-т
у у2 + о2 + 2оу+В2О2^2 О? +
(1)
где 7 - угловое относительное ускорение предмета обработки рад/с2; 7 - угловая относительная скорость предмета обработки рад/с.
Условие существования движения предмета обработки в тангенциальном направлении относительно борта вытекает из уравнения (1)
'2 ^
(2)
во2 >т
ю2 + в202 + 8 АО
Я я
В противном случае предмет обработки будет прижат к борту с
7 = 0.
С помощью алгоритма и программы обеспечения можно определить относительную скорость перемещения предмета обработки у борта при заданных параметрах бункера и его колебательного процесса. Тем самым можно провести параметрический синтез относительной скорости от параметров ВРАЗУ.
Решение уравнения (1) позволяет оценить влияние фазового угла колебаний є, частоты вращения ю, амплитуды крутильных и вертикальных колебаний на относительную скорость предмета обработки у борта.
На рис. 2 приведены графики изменения относительной скорости предмета обработки в зависимости от изменения фазовых углов и частот вращения бункера.
Рис. 2. Зависимость относительной скорости предметов обработки у борта от фазового угла е и угловой скорости ю (А = 0,07 мм,
В = 0,005 рад, Я = 200 мм, т = 0,2): 1 - ю = 0 рад / с; 2 - ю = 3 рад / с;
3 - ю = 5 рад / с ; 4 - ю = 7 рад / с ; 5 - ю = 9 рад / с
Из этого рисунка видно, что относительная скорость предметов обработки при вращении значительно меньше чем при только вибрации, особенно при фазовом угле е = 270°, это объясняется за счет увеличения трения.
Существенное влияние на величину скорости перемещения предмета обработки и ее направление оказывает фазовый угол колебаний. При
значениях е< 180° направления перемещения и вращения бункера противоположны, в этом случае относительная скорость предмета обработки меньше 0 (УСр < 0), а при ¥Ср > 0 их направления совпадают.
График 1, построенный для случая ю = 0 рад/с, соответствует скорости виброперещения без вращения бункера. Разность скоростей при
е = 90 ° и е = 270° примерно 15%, что совпадает с предыдущим исследованием [4].
Относительная скорость при е = 90° имеет максимальное значение, что соответствует встречному направлению перемещения предмета
обработки у борта и вращения бункера; а при е = 270° направление обоих движений попутное, значение относительной скорости достигает максимума, но это значение меньше при встречном направлении.
На рис. 3 и 4 показаны зависимости относительных скоростей предметов обработки от амплитуд вертикальных, фазового угла и коэффициента трения.
Анализ графиков характеризует изменение относительной скорости предметов обработки и можем сказать что, с увеличением вертикальных колебаний бункера относительная скорость предмета обработки растет, а при увеличении угловой скорости бункера относительная скорость уменьшается. Из рис. 4 видно что, при увеличении коэффициента трения относительная скорость уменьшается, но изменение скорости незначительно.
На рис. 5 приведена зависимость относительной скорости предмета обработки у борта от фазового угла при разных значениях амплитуд горизонтальных колебаний В=0,004 рад.; 0,006 рад.; 0,008 рад., амплитуде вертикальных колебаний А=0,06 мм, коэффициенте трения т = 0,2 и частоте вынужденных колебаний 50 Гц. Характер изменения относительной скорости виброперемещения при различных фазовых углах не одинаков. Из рисунка видно, что значение амплитуды горизонтальных колебаний значительно влияет на относительную скорость предметов обработки; при
е = 90° - относительная скорость предметов обработки по абсолютному значению увеличивается с увеличением амплитуды B. Область фазового угла, при котором направление вращения бункера и перемещения предметов обработки встречное, увеличивается с увеличением амплитуды B. Например при В = 0,004 рад. е = 212°, а при В = 0,008 рад., е = 270°.
Рис. 3. Зависимость относительной скорости предметов обработки у борта от фазового угла е для различных амплитуд А
( ю = 6 рад/с, В = 0,005рад, Я = 200 мм, т = 0.2):
1 - А=0,03 мм; 2 - А=0,06 мм; 3 - А=0,09 мм
я
120 -р-100 -
■
о Н о
г
ч «
о
с. г = г
X ~
<у Ь с а. с. с
о ю
у I4 — 2
* 40 4
80 -60 -
£ ю ? я Р а.
£ іс 20 И о о о
5
^ 1
' 2
/ 3
■І
0.1 0,2 0.3 0.4 0,5
Рис. 4. Зависимость относительной скорости предметов обработки у борта от коэффициента трения т и угловой скорости ю
( А = 0,07 мм, В = 0,005рад, Я = 200 мм,т = 0.2):
1 - ю = 2 рад / с ;2 - ю = 4 рад / с; 3 - ю = 6 рад / с
100
Рис. 5. Зависимость относительной скорости предметов обработки у борта от фазового угла е при разных значениях амплитуд горизонтальных колебаний В
( А = 0,06 мм, Я = 200 мм,т = 0,2, ю = 6рад/с): 1 - В = 0,004 рад;
2 - В = 0,006 рад ; 3 - В = 0,008 рад
Проведенный параметрический синтез вибророторного автоматического загрузочного устройства дает возможность определения начальных условий для процессов захвата, ориентирования предметов обработки.
Список литературы
1. Усенко Н.А., Фалдин А.В. Проектирование автоматического загрузочного устройства нового поколения // Известия ТулГУ. Серия «Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением». Тула: ТулГУ. Вып. 3, 2004. С. 209-217
2. Усенко Н.А., Анчишкина Л.Ф. Теоретические основы разработки принципиального нового высокопроизводительного автоматического загрузочного устройства. В кн.: Избранные труды ученных ТулГУ. Тула, 1997. С. 182-196.
3. Зайцев А.Б. Процесс виброцентробежного перемещения предмета обработки в полузамкнутом канале вибророторного автоматического загрузочного устройства // Известия ТулГУ. Серия «Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением». Вып. 1. С. 185-189.
4. Гончаревич И.Ф., Фролов К.В. Теория вибрационной техники и технологии. М.: Наука, 1981. 320 с.
Усенко Николай Антонович, д-р техн. наук, проф., Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Чу Куок Тхуан, аспирант, rememherl2cqt a yahoo.com. Россия, Тула, Тульский государственный университет
PARAMETRIC SYNTHESIS OF MOVING OBJECTS PROCESSING ON MOVABLE BOARD OF VIBROROTOR A UTOMA TIC LOADING DEVICE
N.A. Usenko, Chu Quoc Thuan
The problems of the theory of moving objects on the hoard of the hunker processing vihrorotor automatic loading device, when the hoard is an accessory of the hunker and huild a parametric synthesis. On the hasis of parametric synthesis to evaluate the influence of the main parameters on relative speed of moving ohjects.
Key words: vihrorotor automatic loading device, vihromoving, parametric synthesis.
Usenko Nikolai Antonovich, doctor of technical science, professor, Russia, Tula, Tula State University,
Chu Quoc Thuan, postgraduate, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.923
МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА РОТОРНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ С ГРАВИТАЦИОННЫМИ ОРИЕНТАТОРАМИ
И.Н. Пахомов, В.В. Прейс
Рассматривается методика параметрического синтеза роторной системы автоматической загрузки на заданную производительность, которая имеет в своей структуре гравитационные ориентаторы с маятниковым Ь-образным захватом, обеспечивающие ориентирование сплошных предметов обработки формы тел вращения.
Ключевые слова: параметрический синтез, система автоматической загрузки, автоматическая роторная линия, гравитационный ориентатор, предмет обработки.
Роторные системы автоматической загрузки (САЗ) применяют для подачи ориентированных осесимметричных предметов обработки формы тел вращения в автоматические роторные линии (АРЛ) для изготовления и сборки различных изделий машиностроения массового выпуска [1-3].
