автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.15, диссертация на тему:Разработка и исследование универсального транспортно-подавального модуля для полиграфических машин и автоматических линий

УКРАКНСЬКА АКАДЕМ1Я ДРУКАРСТВА

ОЛ

1 / На правах рукопису

ключковськии

Серий Миронович

РОЗРОБКА I ДОСЛ1ДЖЕННЯ УН1ВЕРСАЛЬНОГО ТРАНСПОРТНО-ПОДАВАЛЬНОГО МОДУЛЯ ДЛЯ ПОЛ 1ГРАФ1ЧНИХ МАШИН I АВТОМАТИЧНИХ Л1Н1И

Спещальшсть 05.02.15 «Машини, агрегати та процеси пол1грас|нчного виробництва»

Автореферат дисертацм на здобуття вченого ступеня кандидата техшчних наук

Л ь в ! в —

19 0 4

Роботе виконана в Укратськоьз-' полггра^чному шститут: ¡иенI 1вана Федорова.

НауковиЕ кер^вник:

ОтЫйш опонентк:

доктор техшчних наук, професор Полипов Олександр Ииколайович

доктор тишгчних науЕ, професор Калш1н Сергей Григорович

Пров1дна оргашзаф'к:

кандидат техшчних наук, акадешк А1Н Укра1ни Дуб Ярослав 1ванович

Ходор1вське СКВ пол Iграф!чних машин.

Эахкст вгдбудетьск " ^ " ^¿ГЦК-? 1994 р.

0 годин1 на зас1данн! спец1ал5зовано1 вчено! ради

К 066.40.01 в Укра1нськ!й акадекII друкарства за адресов: Укра1на, 290020, Дьв1в, дул. Шдголоско, 13.

3 дисертацгею можна ознайомитися в б¡бл;отец1 акасеи1I.

Автореферат роз I слано 1991 р.

Вчений секретар спец1ал1зовано! рада, кандидат техшчнгас наук,

доцент ' Д|дич В.П.

ЗЛГАЛ1НЛ ВРАКТЕИЮШКА Р01ЯГИ

^ пол!граф!чнШ npOKUCJiubOcni н utiuimiil uipt неавтоматизованими залшлапться подавальи! 'га ьаьантакупаль-но-розвантазкувальн1 онерацП. Допоногти у розв'нашш! проблеии автоматиэацП монотониих ручннх операц!п мсао розробка | ышора-стання спекал ¡зовнних промислових робот!в (HP) i автооператор!п а урахувшшям ег.мог пол iграфitnioii промисловосг!. Застоевнаннл ун1версапышх ПР шляхом пристосування fx для роботизацН пол1-граф!чних процес1в б економ!чно недоц!лышм. Доукснпльктучанни пол!граф1чних. мал1ии-автомат1в та автоматичних лппЯ сизц!йлпо-валини ь!йнinyjiHuiЙт:ми системами з прогры.сним керувапикм иоде розширити 1х технологии! мокливасгК

•В основу фуикц1онування найб!льш еф&тиытг. транспорт но-подавалышх модул i в циклових IIP або аатооператор1о иокладен! близьк! до вЬгьних коливань способ« руху виконаьчого органу. Широкому заетосувшшю таких пристроив заьажае невелика «¡лыпсть ix в!доних ксшструкц1й, складн!сть будовн у випадку багатопози-ц!Иного вар(алту. Тому розробка i досл!дженнн нових, б!лыл ефек-тивних конструi;i;iй модул ¡в, як1 моауть бути покладен! в основу crien'iajiiaoBannx IIP або застосовуватись у склад] циклоздх ыашин-автомат1в пол1граф1чно1 промисловост! Г е актуалышм завданням.

Мета роботи полягае у розробц! та теоретичному 1 експери-менталыюму досл1дкенн1 привода багатопозицШного, резонансного мантулятора, назраного унiвереалышм транспортно-лодавальним модулем, який моме застоссиуватиоь у склад! циклового IIP для авто-матизацП' допошжних ручннх операц!й у пол!граф 1чному виробниц-тв!, або у склад] пол iграф¡чинх ыашшi-автомат! в у шсост! транс-П'ртпо-нодавальнсго пристрою з моглив1стю переналагоддення на piuni программ режими рсботи.

Основп! nnijnp.ijim доел Iджень. 1Пдпо1з!що до вказано! мети в

робот! поставлен! та розв'язал! так! задач!:

- розробка принципово! ехеми модуля, який включав крутиль-ний коливальний контур, механ(зми а ¡удивления енерг! ею контура ! ф!ксац! I, електричний керуючий пристрШ;

- анал!з. закон!в руху хитио? ланки залропонованих схем кру-тильних коливэлышх контур!б;

- синтез закону руху вих!дшо! ланки модуля у пер!од п!джив-леннп контура енерг!ею !з-зовн!*,

- синтез кулачково-пружинного механ!зму п1дйивлення;

- розробка методики Пшенерного синтезу ун!версального транспортно-подавального модуля;

- окспериментальн1 досл!дження створеного по запропонован!А мет'одиц! стенда модуля;

- рекомендац!! по промисловому впровадженню ун!версального транспортно-подавального модуля.

Практична ,ц!нн!сть I реал!зац!я роботи. Розроблен! в дисер-тацП науково-техшчн! р!тения та методики призиачен 1 для проек-тування спац!ал!зованих ман!пуляц1йних систем для потреб пол!гра-ф!чно1 промисловост!. Запропонован! методики передбачають виб!р за номограмами геометричних параметр!в просторового коливального контура в залежност! в!д необх!дно! якост! його пруяно! характеристики та значень параметр!в диФеренц¡йного р!сияния руху хит-но! ланки коливального контура в залежност! в!д закону ¡1 руху. Розроблен! алгоритма 1 програми сприяють автоматиэац!I обчислю-вапьних роб!т !з застосуванннм КОМ. Запропонован! математичн! модел! 1 метода розрахун^в'забезпечупть необх!дну для !нженер-них потреб точн!сть.

Висок! експлуатац!йн! характеристики експериментального стенда модуля, створеного за виштденими в робот! методиками, п!дтпердкують П практичну ц!нн!сть.

Наукова новизна., На звхист виносяться наступи! елеыеитн на-уково! новиэни:

- принципова схема модуля, вих!дна ланкя якого ад1Пснюе зг1дно программ ревсрсишп та дискрет»! повороти з паузами будь-яко! тривалост!;

- застосуваиня нетрр.цицПмого эр1етовгщеного багатопозиц!й-ного приводу, зокрема.'а торс!окнпм акумуллторсм потенцШноК енорг! 5, зау.ищеного автораькш ов!доцтвом СРСР № 1649185;

- реэультати анал1зу закон!в руху хитних ланок двох запро-понованих схем просторопих крутильних коливальних ксит.ур!в з пружишшми акумуллторами потенцНмоК енорг(Т;

-(методика синтезу закону руху вих!дцо! ланки модуля шд час п!дживлення контура енерпега ¡з-зовн1;

- методика синтезу кулачково-пруетнного мехинЫ.у пОютплен-ня енерпею та ф!ксацГ!;

- узагальнен! результата досл1ддень експериментальнсга стенда модуля I сформован! на IX основ! рекомендацП I висновки.

Основн! положения, що виносяться на захист:.

- принцип роботи ун!версального'транспортно-г!одаиального модуля для пол 1 граф 1чних машин ! автоматичних л 1 нI¡1 та мохшИзми I пристро!, що його реал!зують; _

- Ш1ал!'з закон!в 'руху хитно! ланки просторових крутильних коливальних контур!в !з пружинами стиску та розтягу, як! могуть застосовуватися в склад! модуля;

- методика синтезу.1 закону руху вих!дно! ланки модуля та ку-лачково-пружинного мехшНзму, пкий рееш!зуе необх1дниЙ закон руху;

- реэультати експериментальних доел!дкень стенда модуля;

- висновки ! рекомендацН сгосовно розробки ун!версального транспортно-подавального модуля.

Впроваплення тй роал1за1Пя наукових рооробок. Основн! поло-

жешш теорН рикаристоцуються в учбогому процес! на кафедр! под I граф!чних меииш Укра1нсько! пкадемН друкпрства. Методика !нженерного. синтезу транспортно-подпвального модуля гикорпстову-е:тьсп в СКН пол I граф!чних машин.

Аппобгипл роботи. Оснопн 1 положения длсертацШно! роботи допов1д>1лись, обговорювались I були схвален1 на зв!тних науково-техн!чних конференциях професорсько-виклэдацького складу 1 асп1-рант!п УШ 1мен1 1вана Федорова в 1991 - 1994 роках. Наукова студентська рйбота "Разработка и исследование_устройства периодического поворота и реверсивного вращательного движения" в!д-значена медаллю на всесоюзному конкурс! кращих наукових роб!т с.тудент1в з природничих, техн1чних 1 гумзн!тарних наук у 1959 р. Робота допов!далась на сп!льному пауковому семшар! кафедр пол!-граф!чних машин та деталей машин у 1994 р.

Публ!кац11. Основн! положения 1 результати дисертац1йно! роботи викладен! у 2 авторських св1доцтвах I 2 наукових статтлх.

Структура I обсяг роботи. Дисертац!йна робота складаеться вступу, чотирьох розд!л!в, загальних шсновк!в, списку л!тера-тури 167 найменувань) 1 додатка. Основной зм!ст роботи викладений на с. машинописного тексту I м! стать рисунк!в та 7-

таблиць. Загальний обсяг дисертацП разом ¡э додатком склпдае с.

[•Угори доелI даень., Лнал1тнчн! досл!дження проведен! 1з зпстосупшшям метод!в теорП под!бност!, анал!тичних та наблидених розе'нз^в нелИпйних диференцШних р!шянь за допомогою спец!-альмо склидених програм для' ЕОМ. При проведенн! експерименталь-них досл1дкень мехаи1ч:П параметр« вим!рпвались 1з застосувшшпм електромапМтиих датчик!в, зокрема магшто1ндуктивного та пзаемо-(ндукничюго трансформаторного перетворнвач!в, сикористовувались 7 о кол тензометричн! пим1рпвапня та к!н0ф!лшу§ш1ня.

Пауков! результата, представлен! з робот] розроблен] I от-риман] автором особисто за пер {од прохолденнл псшрентури.

ЗМ1СТ РОБОТ И

У вступ! обгрунтована акчуальшсть досл!дкень \ рогзробок нових типIв транспортно-подавалышх ьедМиуляцИиш- систем, як1 подуть бути застосован! в пол1гр&|?!чному виробннцтв!. Впаначенэ мету роботи 1 завдання досл!дкень. Сикдаден! э!домоет! про н&у-кову новизну та основн! положения, ио ютюсяться на захист.

У першому по:» я! л! проведений огллд праць по приводах цикло-вих ыашпулятор! в 1 ПР та зр1вноважувалышх шклових мехам 1змах пол!граф1чних мапин-аьтомат1в. Проспал!зован! вимоги до ¡.:ян1пуля~ ц!Кних роботов в умовах пол!граф1чного виробництва. НаводониИ ?.нал!з ручних операц!й по завантажении самонаклад!в I розвалта-женига приймалышх столгв ниткоывеЯних, кришкороо'них, друкарсько-пооолотних автомат!в та ¡ншого пол!граф!чного устатку ваннл, який впявип однотипн!сть них операций. Визначен! умом застоеупчпня ун!ф!кованих ПР у роботизованих комплексах, а тякож пстаноалений клас робот!в - м!коперац!Пних перевян'гшцувйч! в, цо працапгь з пачками зоши'Нв, блок!в ! книг, зд1 йсншить загк-лтауешш 1 ропван-тояення технолог¡чних метн, взаемод1вть 1з транспсрида.:и мами 1 реал!зують ишюшишп зв'язки. Приведен.'! класг.'мкацы ! коротка характеристика май!пуляц!йних робототехн!шшх систг.п.

Проведений огляд л¡тературннх- 1 патентннх джорел, як! ви-св1тлюють сучасниП стан ! тенценцН розпитку роботобудупаиня, эокрема, питания побудопи привод!в дшишвих ми!Пну;:яц1Пних ИР. Розгляну'П приводи мон!и.улятор!в циклов их ПР, нк! побудов гл1 зп трациц!йнов схемою - з приветим дгнгуном ! демпферами та упорами в крайн1х положениях робочого органу. Прсанал¡зован! ебмежен-нл 1'х техн!чних характеристик та при»лши, якI породкують ц! об-

- ь -

меження. Олиссн! циклов! IIP, приводи пких иобудован! за нетради- ' ц!йнимп схемами а пружишшми та 1нерц!Аними в.думуляторами ме-хан!чяоК eyepril i покчзшн ix пгресагя та недол!ки у пор!внянн! з IIP, побудовоними за традицЬптою схемок. Наведен! приклади схем привод!в модул!п обертового та поступального руху з пружинним зр!вноьаженням, сведен! поняття про реэонансн! ман!цуляц!йн1 системи (Pi.'C) та резонаисне налагодження коливальноК системи, CTitiKicTb колиьань, поданий приклад розрахунку резонансного модуля. Описан? способи збудження автоколивань ланки ШС як у пе- ■ р!од циклу руху, так ! п!д час вистою (параметричне збудження) вих!дно? ланки ман!пулятора.

У роботах Т.С.Лк!нф!ева, ВД.Бабицького, Л.1.Корендясева, Б.Л.Саламандри, ЯЛ.Тивеса.наведен! результати експериментальних досл1джень, еиконаних «а cepil натурних макет!в, як! св!дчать, що в пор!шянн! з традиц!йними конструкц!ями циклозих IIP PMC 3 акумуляторами шерц!йних навантажень доэволяють при зменшенн! на порядок потужностч привод! в п!двищити ивидкод1ю в 3-4 рази.

Приведена класиф1кац!я багатопозицШних РМС, як! под ¡лен! на три основн! групи: а) - з нестШкою р!вновагою ланок акумуля-тора; б) - з можлив!сто реверсування момента (сили) акумулятора; в) - диференц!Ан! РКО. Показан! недол1кп 1 переваги ксжю! групи. Перевагои систем з можлив!стю реверсу момента (сили) акумулятора е наяЕн!сть максимального момента (сили) пружного елемента, що д1в на вих1дну ланку РЫС на початку циклу руху, забезпечуючи мож-лив!сть проходити б!льшу частину траекторП п!д д!ею акумулятора. Це дозволяв зам!нити прив!дний двигун з в!дпов!дною системою ке-рування та керовн! ф1ксатори кулачково-пружинним механ!змом п!д-живлення з приводом в!д електромагн!та (пневмоцил¡ндра), що спро-щуе конструкц!» РИС.

У роздШ також виконано огляд трпнспортно-подавальних сис-

тем первично! дП пол i гра|Лчних машин i методи íx зр I еноьнкен-ня. Наведений пор1ышлытй ажипз пристроив програмного зр!ино~ важения-циклових механ1зм!2 ШРЦМ) пол!граф1чних мадии та Pí.iG. Показано, цо при !нерц!йному навашажеши при розрахункщпй инидкост! ПРЦ!.'. працюе в режим! автоколивань а к!лематичним абуд-яенням. Питанию програкиого зр!вноввд:ення циклових гехгш!ьм!п присвячена Белика к1льк!сть наукоьих роб!т, бйгьппсть яких вико-нана в УП1 i мол i 1вана Федорова ьчошл-.и К.В.'Лрсм, О.М.Полюдовим, А Л .Петруком, ЯЛ.Чехманом та йшшми.

На основ! анал!зу л!тератури показано, що РМС, лк! працшть в автоколивальному режим i , е ефектнпними пристроями, на основ! яких моклипа розробка швидкодшчих № ia спрощышм приводом. Ui систем» мокуть бути включеними до складу пол!граф!чнпх моиин-ян-томат!в у якостi циклових механ1эм!в iз ¡ндилпдуальни;«! розвшгга-кеними природами. Питанию спрощеинл конструкцП при эбереженн! високих динам1чних характеристик не издавалось достатньо! улаги, и процес п1дживленнн коливального контура PMÜ за допомогою ку-лачково-пружинного механ!зму не досл!ржувався.

У другому роздал! подана будова i принцип роботи запроионо-паного ун!версального транспортно-подавалыюго модуля. Модуль е багатопозиц! Иною PfaC э нетрадиц! иним бездвигунним приводом. .

Модуль складоеться з крутильного коливального контура, двох однакових MexaiifüMiB п!дживлення енергкю i ф!ксацН а такок програмного командоапарата. Коливальний контур м iстить дЫ cri i в— bích! ланки I i 2 (рис. I), як! ммоть певн! моменти ЫерцП $ та ( У4 може дорнзнюпачи ), та пружний елемент 3, який сво'/ми протилекпими kíhuhmh з'еднаний з ланками I ! 2. Ланки I i 2 можуть бути ьш сл овлен i у ниглад! диск!п, до яких иршф!плен! 0 багатопозиц!fin' кулачки 4 ! 5. Мехам i зми л1дживлення енерг!ею I ф1ксацГ/ склацаються Í3 штопхйч1п б ! 7 з роликами 8 i 9, як!

контактують «¡дпов1дно з кулачками 4 1 5 п!д д!ао пружин розтягу

10 I II, Ыехан1оми приводиться в рух за доломогою еяеятромагн!т!в *

12 I 13. Длр ф!ксацП ланок I ! 2 служать напружинен 1 ф!ксатори 14 1 15, эв'яоаш з и;токхачами 6 I 7. ¿¡¡ксаторп взаемодшть кли-нопод!бними робочими поверхнлми а в 1 даго в Iднями елемонтами диск!в I ! 2. Ланка I е вих1диою 1 мохе слукити псворотним столом, приводом вертикально? колони або руки циклового Г1Р ! т.п.

Працюе модуль так. У вих!дному положзнп! ланки I ! 2 эаф!к-сован! ф!ксатораш1, ) кулачково-пружинний ме::ан!зм п1джирлення знаходиться у поэицП вистов (рис. 2). Ланки I I 2 повернут! одна в!дносно !нио1 на кут ^ , при цьому пружний елекент 3 зведений ! мае запас потенцию! енергИ. У певний момент часу коман-досларат подае «явления на електромапМт 12, при цьому атовхач 6 перем!щубться вправо на величину $ , ролик 0 выводиться в!д цу-лачка ! зв'яза;!ез штовхачем фпссатор 14 зв!лыюг лайку I» яка П1Д д!ею пружного елемента 3 зд!йснюе поворот. При поворот! ланки I на кут, близький ^ , електромагн!т 12 в!дюшчаетьсл 1 п!д д1сю пружини Ю ролик й попадае на проф!ль кулачка 4. За до-помогою кулачкового механ!зму в1дбукаеться передача порц11 енер-г!1 в!д пружини Ю до поливального контура, яка комленсуе диси-пативн! втрати. Таким чином ланка I повертаетьсл на необх1дний кут 2-Т I ф!ксуеться• Модуль готовий до наступного циклу роботи.

Нгацо описании способом почергово приводит« в д!ю ланки I ! 2, то вони од1йснюсатимуть пер!одичн! односторонн! повороти, як-що т!льки ланку I - реверсивн! повороти. Кокб!нац!ев керування роботою електромагн!т!в можна досягти необх!длу комб!нац!ю рух1в ! пауз.

В цьому ж розд!л! поданий анал!з закон!в руху хитно* ланки просторових крутильних коливальних контур!в э акумулятораш ме-хам1чно1 пнергП у вигляд! пружин розтягу або стиску, як! ножуть

А

ф

•(2

А* №

О О

^¿ЕБШ

а.

,7 «

15

Рио. I. К1аеаатична охона ун!пероального транопортно-подазалыюго модуля для пол!граф!чиих мамин ! автоматичиих л!н!й

4

Риа, 2. Кулачково-прухннний мзхал!зм у полоквши виотоо

бути введен! до складу модуля. Просторовий коливольний контур (рис. 3) складаоться э хитноК ланки у кигляд! коромисла, цо мае певний момент !нерц!1 У , до якого за дономогос сферичного шар-н1ру прнеднана пружина розтягу або стиску. 1нший к!нець пружини э'еднаний за допомогою сферичного шарн1ру э нерухомога основою, причому в!сь пружини не знаходиться в площлн! руху хнтно? ланки. Така схема коливального контура б iльа компактна, н!к схема э ацу-мулятором ~ торс1 сном, 3 мае иел)н!йну прунну характеристику.

Динам!на коливального процесу просторових крутилышх конту-р1в о пружинами розтягу або стиску не.вивчалась, тому анал1з закон! в колиьного руху хитних ланок цих контурiв е одн1ею з постав-, лених задач.

Для обох ткп1в контурId виведен! вирази пружного в1дновлюю~ чого момента , приводеного до хитно! ланки. Момент

виникае при П в!дхиленн! на кут У5 в!д положения CTiflKoI piшю-ваги 1 е складною нел!н!йною функц1ею положения.

Рух ланки коливального контура в консервативному пол! опису-еться р!внянням

У<р+т(г) = о. (D

Рiсняння руху розв'язане за допемогою розкладу функц!! в

степеневий ряд Тейлора 1 а ведения р!вняшш (I) до еигляду р!внян-ня Дпф!нга

(f+^f + jK^^ 0. _ (2)

3 урахуванням досв!ду досл!джеиь ПРЦИ piamix тип!в у розкладен!й функцП Т(</>} достатньо обмеяитись двома членами ряду. При цьому ступ!нь апроксимацИ виявляеться задов!льною. Р!вняння (2) розв'я-зуеться методом асимптотичних розклад!в М.М.Боголюбова ! Ю.А.Ыит-ропольського. Параметри р!вняння (2) визначаються

лг*. тГ^о) (3)

// J

, _ Т^А. в!

Для контура о пружинсы розтпгу отриман! -функц!!

_ Л, [З'У/, - ЛЛ 1-2Я,)'*]. ; (6)

вУСЯиЯ^-гА)

Для контура з пружиною стиску

Г_______ . (V)

де - коеф1ц!ент корсткост! пружини, ¥ - в1дносна монтажна деформац!я. Параметриу/ 1 Сб' як I ело внзначають закон руху. Параметр , що характеризуе нелпийн!сть в1дновлюючого момента, моле набувати як додатЦ|;х, так 1 в!д'емиих значснь. При ^ < о прунт характеристика е м'якою, при - жсрсткою, при

-=0 - л1н1йнога. Параметр и? характеризуе частоту колиьань. Для подальших досл!;стень э параметр¡в иг I // вид¡лен! безрозм!рн! коеф1ц!енти \ ? 1 проведен! !х розрахунки на Е.0М.

I

В результат! отриман! номограми коефИиен'Нь 'X 1 ^ в залежност! шц в!дносних геометричних розм!р1в контура ! в!дносно1 монтажно! деформацп прукини. Для прикладу дв! номогроми показал! на рис. 4.

Проведений анал!з руху ланки коливального контура з ураху-ванням демпфувазшя. Р'шняння руху е нел!н!Пним диферёнц!йнкм рIв— нянням другого порядку. Для його розв'язку розроблена спец!альна пх.ограма для КОМ. Розрахунок проводиться числовим методом Рунге», Кутта. Кр!м знпчень перем¡^ення, швидкост! ! прискорення программа эабезпецуе роэрахулок 1*л поэицЩнпх 1нрар!ант1в под!бност! та

Рио, 3. Прооторов! прутильа! волиаальШ контури: а) - з прукииою розтягу; б) - э прувшюо отиоку

Рио, Ио нограни коеф(ц1еят1в Рис. 5. Номограии 1ивар1ант1в ^ 1 % для контура з прухиноо пвидкоот! та приокорвння при розтягу при Л-( " 0,8 £ « 0,%» 0,5

пер!од коливянь. Вплив параметр!в дилере/«;(Лиого рIшгякня руху на закон руху ¡люструють номогрями, побудован! за результатами пвракетричних досл!длснь. На рис. 5 показан! номогрпми вшшпу коеф!ц1ента демпфування 0 на позиц!йн! 1нвар!янти яридност! 1 прискорення. Номограмя, приведена на рис. б, !люструв вплпв ко-еф!ц! ента иел1н!йност! ? на закон руху при в!дсутност! демпфу-вання.

Предстаачений розв'лзок р!вняння руху ланки коливального контура з л!н!Г1Иоа пруясно» характеристикой ! налвн1стп демпфу-вання у виглпд! функц!й перем!щэння, швидкост! та прискорення.

Подана у 2 розд!л! методика анал!зу закону в!льних коливонь ланки коливального контура е вих!дним пунктом синтезу закону руху ланки контура у пер!од Його п!дтавлення енерг!ев !з-зопн!.

Г И!

и- 1 -

-

— •-

р 41 0.9 Си

Рис. 6. Вплив коеф!ц!ента на закон руху ланки

коливального контура при в!дсутност! демпфування

У третьому розд!л! подана методика синтезу кулачково-пружин-ного механ!зму Ыдживлення енерНсто коливального контура.

У процес! п!д*иш1ення енер1Мею в!дбуваетьсп поступове И

збЬыаенмя таким чипом, ¡цз поьна енерг!я контура в кжц! циклу руху дор!внпс павн1й eneprlí на початку циклу руху. У процос! п!д»ивлетш лш1ка контура руха&ться по ценному закону, який лежигь в!д характеру передач! екзргН ь час i. Оск!льки дисипатив-hí втрати залежать 1ПД швидкост! руху ланки (дом!нують сили в'яз-кого опору), визначити величину втрачено! на дисипац1в енергП при неведомому закон! руху немокливо. Тому поршим етапом синтезу п!джислюьчого механ^ну е синтез закону руху ланки у пер!од п1д-швлення ! ¡loro спряжения з розраховеним законом руху затухаючих коливань у момент початку процесу п^ивлення.

Для синтезу закону руху ланки в процес! п!дживлення необх!д~ но вибрати ¡loro тип 1 роэрахувати к.1льк1сн1 параметри, в!дктовху-вчись в!д необх!дних умов. Виьодено 5 р}внянь, як! описують таи! чеобх1дн! уыивк:

1) - збэрш;ення пост i пни i амплИуди коливань - коли с.ума величин перем1цень за пер1од виьного руху i за пер1од руху в про-цеЫ п!дкиЕлеиня повинна дор]внювати необх!дн!й амлл!туд! коли-вань Ys. ;

2) - забезпечення к1нцево! зупинки -- коли у момент часу Ík ивид1:1сть синтезованого закону руху новшша дор!внювати нулю;

3) - забезпечення необх!дного к1нцепого прискорення - коли у момент зуг.инки прискорення синтезованого закону руху повинно дор!внювати необх!дному значению К ;

4) - В1дсутн!сть удару в момент початку процесу п!дкивлення in - коли ввидк!сть в!лышх коливань повинна дор!вшовати швидкост i синтезованого закону руху Cdíí ;

Б) - в!дсутн!сть кваз¡удару - коли у момент tn прискорення в!лышх коливань повинно дор!пнпвати прискоренню синтезованого . закону руху 8г/ .

Система з п'ити р!внинь лае момиысть виэначити 5 неа!до-

них nipoMGTpin: I) ~ момент початку процссу п!дчлнленнп h ; 2) - момент зупинки ленки в к!нц! циклу руху im ; 3), 4) i 5) -нев1домI констпнти А, В / С, як/ входлть у лире.з, ст опчсуо закон руху хитно! ленки у пер ¡од п1дкивленнп, Негтрияляд, для закону руху "р1внсспядне прискорсння" функц!п переменил заштагзтьсл

с

-о- + CL ■

(9)

I)

2)

8f,i

~г

Система р!шянь необх!дних умов запгапеться

Btt , ^

-Г ~7Г- -г C't — —zr Ь ь

C-fn --'Ar-V,

Ё1 £

+

3) '1) 5)

c/tn

^ 4U + 8 ~ /г

\

(10)

ст

^ ди * В = £„

J

Система сирочуеться, ямцо приШяти один з вар)ант!в закону руху *р!еноспадие прискорення" - *пост!йне прискорення". У цьому ри-падку А я 0 I система згодиться до чотярьох pi рнлнь I мене бути приведена до трансцендентного р!вняння, яке розв'лпуеться методом f терпц f Г на ЕОМ.

У енпадку, коли пружна характеристика поливального контура g нел!н!Яною, фуш;ц!1 перен1щення, швидкост! та прискорення задан) у табличному вигляд!. У цьому випадку синтез закону руху в можлибий наближеними методами на ЕОМ. Для цього розроблений ал- . горитм програми розрахунку, якнй передбачае кусково-л!н!йду ап-роксимац!ю таблично заданих функц!й, чисельне ¡нтегрування та 1терац!п.

Иараыетричн 1 доел¡дження еистеми р1внянь, яка описув синте-ьосаний закон руху ланки контура у пер ¡од п!джвлешш, показали, що на величину кута , я кий в!дпсв!дае початков! процесу п!д-киьлекня, мае вплив величина демлфуБання. Виявлено, що закон руху *р!вноспадне прискорення" ножливо зд!йснювати за допомогою кулйчково-пружинного механ!эму при значенн! логарифм¡чного декремента $< 1,25.

Наступними етапами методики синтезу кулачково-пружинного мз-хан!зму е визначення функцН крутного момента, створюваного ыеха-н!змом л!дживлення, розрахунок енергоемност! пружини та проф!лю кулачка. 6ункц$я крутного момента виэначена шляхом розв'язку р!ю-ншшл момент!б, цо д!шь на хитеу ланку. Фуикц!я роботи, яку передав кулачковнй механ!зм у пер!од п!дживлення визначаетьея як 1нтиграл по перем!щешы функцН крутного момента.

Б!кучу роботу, яку поглинае контур у процес! п!двиш1ення, виконуе дулачково-пружинний механ!зм. Джсрелом енерг!! е пружина, попередаьо деформована електромагн1том. Припущено, цо КЗД кулачкового механ!зму на протяэ! всього циклу роботи е величина пос-т!йна. При умов! лшШш! характеристики пружини б!жуча робота, яду вона виконуе п!д час п!дживлення, е ¿тункц!ею перем!щення П рухомого к1нця. Шсля розв'язку ргвняння роботи в!дносно перем!-цення рухомого к!нця пружини, отримана функц]я б^жучого переоценил штовхача ¡, и!дпов!дно, рад1ус!в-вектор!в кулачка. Визна-чивши енергосилон! параметр» пружини, кут *//7 , задаичись рад1-усом ролика I максимальним рад!усом кулачка розраховуеться д!~ лянка робочого проф1лю кулачка у в!дпов!дност1 з вимогами жкенер-ного синтеау кулачкових механ!зм1в.

Приведен! рекомендацП стосовно вибору типу штовхача. Олти-иальним визнано вар1ант центрального поступального кулачкового ыехан!аму.

У четвертому позлЫ викладеч! методика } ропультяпт експе-рименталышх доел¡джень ун 1 версального трэнспортпо-лодарал ныго модуля, Досл1джепня проводились а метою нерев1уки основчих тсс-ретивдих полежень 1 уточнения ряду еис-ргет!.гяи*.х "чрпиетр'!:».

Для окслерш;в!1тальних ,цоол!дйснь авторам був росраАогм:'«й за подансю методикой, спроектований 1 ркгоглцзениЯ чкет-'римег-тальний стенд модуля. Колпвалышй контур коду™ г.иготоплгний з аккумулятором - торс ¡оном.

Проводились поперед»I експерк'тентяльнI доелЬлкшпш з кетою виявлоння ряялмю! величин« деш^усапня, жорсткост! торс!сна, частота влвених иоливань ) вводу !х в роэрахулок Ыдтирлгючого мехр.н!зму. В результат! був силтсзоганлй пробить кулачка I лиго-товлен! кулачково-пруткинн} мохол!сми п!дчивлення. ¿втором розроб-леклй ! виготовлений еяектричний комалясапсрят, л кий керуо роботов електрсуагн!тIв. Коуандоапарат реял!оус работу стенда у явох режимах - реверсиглого та пер!одичного повороту вих!;шо! ланки з паузами регульорано! тривалост! та призначений для проведения експеримеитальких досл!джень 1 демонстрацию! роботи стенда я автоматичном!' режим!.

ЕксперкмспталыпШ стенд ун}нереального транеппртно-ло.ппглль-ного модуля мае та!:! техн!чл! характеристики.

Нор!од циклу руху вих!днс1 лянги (без додаткорого

1нерц!йного навантаяеннп) ........................

Крок переи!щення вих!дно! ланки ..................

Поана елерг,!я коливального контурч...............

Енерг!я п!дживлення (без додаткорих из^нтажень)..

Жорстк!сть торс¡она ..............................

Момент !нерц!Г хитних ланСк......................

Сила тяги електромагн!т1а ........................

Ирограма пкеперимептальних досл!дто«1, яередбачала: внзначеи

0,2 с 36° 2,16 0,4 ДТ

0,14 ШЗ с

ЗСО Н

ьт х* енергоетностI механ!эыу Ыджиаления для аабезпечсння ст I йкоI робота стенда; доел¡дження вшншу зм!ни момента ¡нерцИ хитно! лшнеи на величину необх1дноК енергП п1дживлення та пер!од циклу руху; досл!д*ен.чя вплиеу додатково введеного демлфування на енер-гетичний баланс стенда,

Експеримеитальн! доелдаення проводились 1з эьстосуеанням трансформаторного феродинам!чного перетворювача, магн!то!ндукткв-ного датчика, 1нерц1й>шго акселерометра I комплекта тензометрич-ноК I рееструючо! апаратурм.

У ход1 експерименту ьиявлено, що реальна енерг!я п1.юкивлення, яка забезпечуе ст!йку роботу стенда, ьиявилась на 22 % бйыиою, н!ж теоретично визначена. Це пояснюеться рядом неврахованих фактор^: нетошйсть виготовлення кулачкового мохаюзку; дисипативн1 втрати в електромагн!т1; г1стерезис пружин; необх!дн!сть надання запасу ст1йкостК За результатами досл1даень у методику (нженерно-го синтезу ун1версалыюго транспортно-полавального модуля введений в!дпов!дний коеф!ц|снт запасу.

ДоелIц,шшя стенда показали, що модуль одатний транспортува-•ти значн! маси, як! зб1льшують момент 1нерцП вих1дноК ланки у 8-10 раэ!в, без аначного эбМьшення енергП п!дкивлення. Так, при зб1льшенн1 момента 1нерцН у 6 раз!в, що в1дпов!дае мае! додатко-вого винтажу I? кг !з плечем 0,3 м, енерг!ю пружини ьеобх!дно эб!льшити шляхом п!дналагодаення на 30 %. Пер|оц циклу руху при цьоцу зб1льшуеться у 2,8 рази.

Виявлено, що пор!вняно з п!впер!одом в1льннх коливань ланки ■ з в!дпов1дним моментом 1нерц1I пер!од циклу руху з л!дживленням енерг!ео тривал!ший в середньому на 6-7 %, що узгодкуеться э тео-р!ев синтезу вакону руху хитно! ланки модуля. 1

У процес! досл1дкення впливу додаткового демпфування на необ-х!дну енерг!ю п (дкивлення хитна ланка гальмувалакь за допомогои

фрикц!йного пристрою. Граничив демпфувалня, при якому збер!галнсь працездатн!сть модуля, характеризуемся логарифмГчним декрементом <Р - 0,26. Логарифм!чний декремент поливального контура стенда модуля без додаткового демпфування становить <Г= 0,12. Ецерг!ю и}дживлення необх1дно було зб}льщуватн до 0,7 Д*.

Результати експериментальних досл!ддень систематизовен! I подаш у вигляд! таблиць i граф!к!в. Експериментальн! досл!дження стенда ш'дтвердили ochobhí теоретичн! положения ! показали його висок! експлуатац!йн1 rkoctí. Максимальна цикл!чн!сть стенда в режим! пер!одичного повороту становить' 120 ц/хв.

Робота стенда на р!зних режимах в!дзнята на к!ностр!чку для демонстрування п!д час захисту.

висновки

1. Обгрунтована необх!дн!сть ропробки резонансних ман!пуля-н!йних систем та нових зр!вноважених циклових транспортно-пода-вальних пристроГв для потреб пол!граф1чно? промисловост!.

2. На основ! анал!зу сучасногс*. стану розштку манi пулян!йних систем сформован! завяания розробки Teopil синтезу багатопозиц!й-ного t?pírHCBa*e!toro крогояого транснортно-надзпального модуля :< яеградиц!йиям ^еэдгигумннм приводгм (я.с. '.I I049IU5), призначе-ного для зчбеэпечення мЬгмзгшнних зп'лзк1п, розгалуження технологиях потоков, пиксмеяня сбслугопуючих подавальних оперэц!п зп гнучкою програмгю, тощо.

3. Виведен! функцП пружних п1шюалюючих момент in для двох тип i в просторових крутильних коливяльних контур In з акумулятора-ми eneprl! у вигляд] пружин розтягу i стисну, як! можуть засто-сопусатись у склад! модуля.

4. Для просторопих контур!п з пружинами розтягу та стисду pinnmiHH руху зведен! до вигляду р!пняння Дюф!нга. Проведен! на

h.OU досл!гаешт параметр!о, u,o hicIcho ьипначають закон руху, показали иплип геометричних розм!р!в контур ¡в 1 монтшших деформа- , ц!(1 пружин на нел1н!Шпс:ть пружних характеристик f частоту коли-валь. Остановлено, цо для контура а пружиною розтягу пружна характеристика t.;o*.e б^ти м'пкоо при с!лших значениях в1дносно! uomtiMioi дьфсрмацН I У > 0,3) та розм]ру J г. (А > 0,4) i менших Я-; (Д < 0,4), ь ¡nu.kx випадках прукна характеристика лоретка. Для контура а пруиннсу стиску пружна характеристика е лореткам у переьамМй б1льшост| випадк1в.

5. Проведении на ЬОМ анализ закон i в руху ланок просторов!« контур!& а пружинаш розтягу та стиску з урахуванням деыпфування виинии шишь параметр ib р!кнг.ннн руху на фунщи перем!цетш, швидкост1 1 прискорення, íx позт;|Пнi iHBapiaüTH i пер!од коли-, вань.

6. Розроблеиа методика синтезу закону руху ланки колиьалыю-го контура у пер i од його п!дживлеш<л енерг!ею Í3~30Biti. Отриман! анал1тичн1 залекност!, за якими розроблена програма синтезу закону руху на £0М для контура з л tut иною пружнсю характеристикою. Для контура э нелЫйио» характеристикою складений алгоритм про-грами синтезу закону руху ланки у пер1од п|даивлення.

V. Залропонована методика синтезу кулачково-пружинного меха-н!зму шдживлення з приводом в!д електромагн!та, в основу якоК покладений розв'яаок р!шшшя момент i в, п;о д!ють па лннку контура в nponeci п!джи»лення, та ¡нтегрування момента п!дкивлюпчого ме-хан!зму по перем!щешт ланки контура.

8. За розроблено» методикою автором спроектошшй i виготов-лений експеримеитальний стенд модуля, якпй яшшс собою десятипо-зиц!tUiy резонансну ман!пуляц!йну систему з акумулятором - торс!-, оном, BHxiíuia ланка якого здШснюс за прогрлмсю дискрет»i повороти в обох напрямах.

9. Експерименталш! досл!дженнл стенда модуля п!дтрорди'ш ochobiîi теоретичн! положения, дали моялив!сть уточнпти делк! енергетичн! параметри та виявнлп вплив пм!ни ряду пврлметр!п иг. експлуатяц!шп характеристики стенда.

10. За результатами теоретичних та екепчриментальник досл!л-день розробленп методика Ькекернсго синтезу универсального транспортно-подавпльиого модуля для пол I граф!ччо! прокисло воет !.

0СН0ВНШ S.MICT ДИСЕРТАЦЦ ИШДДЕНО В Г0С0ТАХ

1. Ключковський G.M. Ун!версалышй модуль трЕнспоршо-подашлышх мехш1!зм!в для робот!в ! пиклорих машин-пвтомат1в // Г!ол!гра{||я ! сивавнича справа, 27, IS93 G. 64-69.

2. Клвчковський С.М. Синтез закон!в руху еих1дно! ланки простсро-вих крутилышх «оливних контур!п // Тези допов!деЯ эв1тно1 наук.-техн. конфер. прсф.-викл. складу ! acnipwiTln УИ1 !м.

im Эедорова. - Льв1в. 1993 - С. 20.

3. A.c. » I649165 СССР, МКИ5 16 H 27/00. Полюдов А.Н., Шшч-говскнй С.Н., Дырдп Я.В. Устройство периодического поворота. Заявка iMC-02662/20. Зяяглано 05.11.88. Опубл. 15.05.91. 1га. I? 10 - 3 с.

4. A.c.- J? 1736746 СССР, ШШ5 В 42 В 2/04. Полгдов А.Н., 1Сл»ч-копский С.М. Привод коччящегося стола ниткопвеПной магякнн. Заявлено 25.12.89. Заявка .9 4773354/12. Опубл. 30.05.S2. Бэт. Î? 20 - 3 с.

АННОТАЦИЙ

Клвчковский С.ы. Разработка и исследование универсального транспортно-подаицего модуля для полиграфических машин и автоматических линий. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по*специальности 05.02.15 - машини, агрегаты и процессы полиграфического производства, Украинская академия печати, ^ьвое, Ш94. Защищается диссертационная работа, которая содержит теоретические исследования динамики предложенной схемы универсального транспортно-подающего модуля для полиграфических машин и автоматических линий, являющегося по существу многопозиционной резонансной манипуляционной системой, методику инженерного синтеза модуля, а также, исследования экспериментального стенда, созданного но предложенной методике. Установлено, что удовлетворительная динамика работы модуля может быть достигнута с использованием в качестве приводного движителя электромагнита или пневыоци-линдра, что упрощает конструкцию. По результатам зксперимен-тальных исследований внесена поправка в методику синтеза. Приводятся данные об эффективности и технические характеристики модуля.

Клпчов! слова: прокисловий робот, ман!пулятор, автоколивання.

SYNOPSIS S. M. Klyuchkovski j. Elaboration and research af universal transport-giving module for the machines and autoiiBtio lines of printing industry. Dissertation is submitted for a candidate of technical sciences degree on speciality 05. 02.15 - machines, assemblies and processes of the printing industry, Ukrainian academy of printing, Lviv, 1994. The dissertation contains: theoretic research of dinamics of suggested sehen» of universal transport-giving module for the machines and automat-ic lines of printing industry, which is as a matter of fact, multipositional resonance manipulate system; procedure of engineer synthesis of the module; experimental research of stand created on the basis of suggested methodology. . It was established, that satisfactory dynamics of module's work can he reach*?'1 by using of.an electromagnet or air cylinder as a drive. It can simplificate the construction. Sotrs clwnges were introduced to the synthesis rethodology by results of experimental research. There are given data of efficience and technical characteristics of module.