CC BY
37
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
УДК 621.9
РЕГРЕССИОННЫЕ МОДЕЛИ КОЭФФИЦИЕНТА ВЫДАЧИ ДИСКОВОГО ЗУБЧАТОГО БУНКЕРНОГО ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА С КОЛЬЦЕВЫМ ОРИЕНТАТОРОМ
А.В. Дружинина, В.В. Прейс
Рассмотрены регрессионные модели коэффициента выдачи дискового зубчатого бункерного загрузочного устройства с кольцевым ориентатором для загрузки предметов обработки формы тел вращения с неявно выраженной асимметрией торцов и смещением центра масс вдоль продольной оси симметрии, полученные на основе компьютерной аппроксимации результатов экспериментальных исследований.
Ключевые слова: бункерное загрузочное устройство, производительность, регрессионная модель, экспериментальные исследования.
Дисковые зубчатые бункерные загрузочные устройства (БЗУ) применяют для автоматической загрузки осесимметричных предметов обработки формы тел вращения, имеющих продольную асимметрию внешней формы (асимметрию торцов) и/или смещение центра масс вдоль продольной оси симметрии предмета обработки. Для захвата и ориентирования предметов обработки формы с неявно выраженной асимметрией торцов и незначительным смещением центра масс вдоль продольной оси симметрии предложена конструкция дискового зубчатого БЗУ с кольцевым ориента-тором [1, 2].
Обосновано,что предложенная конструкция БЗ Унаиболее эффективна для загрузки предметов обработки при соотношениях габаритных размеров 2 < I / й?1 < 3 (I - длина предмета обработки; ^ - диаметр цилиндрического торца предмета обработки) и диаметров торцов
0,8 > d2/ й?1 > 0,6 (d2 - диаметр асимметричного торца предмета). Поэтому экспериментальные исследования БЗУ были проведены на стальных предметах обработки с коническим торцом двух типоразмеров (I / dl) и
массой т (рис. 1).
б
Рис. 1. Чертежи предметов обработки с коническими торцами:
-3 -3 а - I /й1 = 2; т = 10,3*10 кг; б - I /й1 = 2,5 ; т = 13,5*10 кг
Экспериментальная конструкция дискового зубчатого БЗУ с кольцевым ориентатором показана на рис. 2. БЗУ 3 установлено на стенде 2, который оснащен регулируемым электроприводом 1, позволяющим с пульта управления 5 изменять частота вращения зубчатого диска 4 в диапазоне 0__15 об/мин [3]. Частота вращения контролируется с помощью
электронного стробоскопа 6.
4
2
6
5
3
1
Рис. 2. Экспериментальная конструкция дискового зубчатого БЗУ
с кольцевым ориентатором
83
Фактическая производительность ПфБду любого механического дискового БЗУ определется выражениями [4 - 8]
ПфБЗУ ПтБЗУ^
(1)
(2)
4
Л = Лшах аи ,
(3)
где Птбзу - теоретическая производительность БЗУ; п - коэффициент вы
дачи БЗУ; и - окружная скорость вращающегося диска БЗУ по центру захватывающих органов (карманов); и - число карманов; - диаметр по
центру карманов; Лтах - максимальная величина коэффициента выдачи, соответствующая окружной скорости диска с захватывающими органами, стремящейся к нулю; а - коэффициент, учитывающий конструктивные особенности БЗУ.
В экспериментальной конструкции БЗУ принято: диаметр по центру
карманов Вк = 0,39 м; число карманов и = 58.
Фактическую производительность БЗУ в единичном опыте регистрировали по массе предметов обработки, выданных за одну минуту. Для каждого значения угловой скорости зубчатого диска проводили по 10 единичных опытов, по результатам которых рассчитали средние арифметические значения фактической производительности и коэффициента выдачи, используя формулы (1) и (2). Значения окружной скорости по центру карманов определяли по формуле и = ~ [м/с], где п - частота вращения зубчатого диска, об/мин.
Результаты экспериментальных исследований дискового зубчатого БЗУ с кольцевым ориентатором для двух типоразмеров предметов обработки (см. рис. 1) представлены в табл. 1.
По результатам экспериментов (см. табл. 1) с помощью
стандартного пакета СигуЕхреЛ 1.3 были построены аппроксимирующие функции в форме уравнения (3), отражающие зависимость коэффициента выдачи БЗУ от окружной скорости зубчатого диска по центру карманов (рис. 3).
Величины стандартного среднеквадратического отклонения Б = 0,0149; 0,0089 и коэффициента корреляции г = 0,935 (см. рис. 3) свидетельствуют о хорошей сходимости результатов аппроксимации.
Таблица 1
Результаты экспериментальных исследований дискового зубчатого БЗУ с кольцевым ориентатором
Частота вращения зубчатого диска п, об/мин 4 5 6 7 8 10
Окружная скорость зубчатого диска по центру карманов и, м/с 0,082 0,102 0,123 0,144 0,164 0,205
Теоретическая производительность Пт , шт./мин тБЗУ 232 290 348 406 464 580
Типоразмер предмета обработки l / d1 = 2 (см. рис. 1, а)
Среднее арифметическое значение фактической производительности ПфБЗУ, шт./мин 104 125 140 162 177 198
Коэффициент выдачи п 0,448 0,431 0,402 0,399 0,382 0,341
Типоразмер предмета обработки l / d1 = 2,5 (см. рис. 1, б)
Среднее арифметическое значение фактической производительности ПфБЗУ, шт./мин 81 100 122 142 155 170
Коэффициент выдачи п 0,349 0,345 0,351 0,350 0,344 0,293
X Axis (units) X Axis (units)
а б
Рис. З. Аппроксимирующие функции (выходные графики пакета CurvExpert l.3) экспериментальной зависимости коэффициента выдачи БЗУ (y ° h) от окружной скорости (x ° и, м/с)
зубчатого диска для двух типоразмеров предметов обработки:
-3 -3
а - l / d1 = 2; m = l0,3*l0 кг; б - l / d1 = 2,5; m = l3,5*l0 кг; • - экспериментальные значения коэффициента выдачи БЗУ
Уравнения аппроксимирующих функций у(х)°^(и) зависимости коэффициента выдачи (3) от окружной скорости зубчатого диска для двух
85
типоразмеров предметов обработки:
I / йі = 2 (см. рис. 3, а)
Л = 0,43053187 - 54,573319и 4; (4)
I / й?1 = 2,5 (см. рис. 3, б)
Л = 0,35667359 - 32,721822и4. (5)
Приравнивая нулю аппроксимирующие уравнения (4), (5) и решая их, получим значения окружных скоростей ишах зубчатого диска, при которых фактическая производительность БЗУ стремится к нулю. Результаты аппроксимации сведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты аппроксимации экспериментальной зависимости коэффициента выдачи дискового зубчатого БЗУ _________от окружной скорости диска^ функцией (3)________
Типоразмер предмета обработки Л шах а ишах, м/с
1 / й?1 = 2 (рис. 1, а) 0,43053187 54,573319 0,298
1 / й?1 = 2,5 (рис. 1, б) 0,35667359 32,721822 0,323
Представленные результаты хорошо согласуются с результатами теоретических и экспериментальных исследований, полученными ранее другими авторами для аналогичных дисковых БЗУ [9].
Полученные регрессионные модели коэффициента выдачи могут быть использованы в практике конструирования дискового зубчатого БЗУ с кольцевым ориентатором на заданную производительность.
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 ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 2. Ч. 1. С. 27-34.
2. Патент 100942 РФ. МПК8 В 23 Q 7/02. Бункерное загрузочное устройство / В.В. Голубенко, Е.В. Давыдова, В.В. Прейс. Опубл. 10.01.2011. Бюл. № 1.
3. Голубенко В.В., Давыдова Е.В., Токарев В.Ю. Экспериментальные исследования производительности дискового зубчатого бункерного загрузочного устройства с кольцевым ориентатором // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: материалы Междунар. научно-техн. конф. «АПИР-16», 9-11 ноября 2011 г. / под ред. В.В. Прейса, Е.В. Давыдовой: в 2 ч. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. Ч. 1. С. 39-43.
4. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Аналитическая модель производительности бункерного загрузочного устройства с радиальными гнездами и
кольцевым ориентатором // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2009. № 11. С. 23-30.
5. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Аналитическая модель производительности вертикального бункерного загрузочного устройства // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2010. № 9. С. 27-31.
6. Голубенко В.В., Давыдова Е.В., Прейс В.В. Аналитическая модель производительности дискового зубчатого бункерного загрузочного устройства с кольцевым ориентатором // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2011. Вып. 6. Ч. 2. С. 104-113.
7. 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.
8. Давыдова Е.В., Прейс В.В. Теоретические основы проектирования механических дисковых бункерных загрузочных устройств // Известия ТулГУ. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. Вып. 7. Ч.1. С. 10-20.
9. Автоматизация загрузки прессов штучными заготовками /
В.Ф. Прейс [и др.] / под ред. В.Ф. Прейса. М.: Машиностроение, 1975. 280 с.
Дружинина Алена Вадимовна, асп., rabota-preys@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Прейс Владимир Викторович, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, rabota-preysayandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
REGRESSION MODELS OF QUOTIENT OF DISTRIBUTION OF A DISK DENTATE
HOPPER FEEDING DEVICE WITH THE RING ORIENTATION DEVICE
A. V. Druzhinina, V. V. Prejs
Regression models of quotient of distribution of a disk dentate hopper feeding device with the ring orientation device for loading of machining subjects of the form of revolutions body with implicitly expressed asymmetry of cross-cut ends and off-centering of masses along a direct-axis the symmetries received on the basis of computer approximating of experimental researches outcomes are considered.
Key words: a hopper feeding device, efficiency, a regression model, experimental researches.
Druzhinina Alaina Vadimovna, postgraduate, rabota-preys@yandex.ru, Russia, Tula, the Tula state university,
Prejs Vladimir Viktorovich, doctor of technical sciences, professor, the head of chair, rabota-preys@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
