автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Вибророторное автоматическое загрузочное устройство стационарного типа

На правах рукописи

ЛЕ ДИНЬ ШОН

ВИБРОРОТОРНОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО СТАЦИОНАРНОГО ТИПА

Специальность 05.02.02-Машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Тула 2013

1 4 ФЕВ 2013

005049624

005049624

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет» на кафедре механика пластического формоизменения.

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева», г. Нижний Новгород.

Защита состоится « 20 » марта 2013 г. В 14 час 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.271.10 при ФГБОУ ВПО « Тульский государственный университет» по адресу 300012, г. Тула, просп. Ленина, д. 92, (уч. корп. 9, ауд. 101).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Усенко Николай Антонович

Официальные оппоненты: Фролович Евгений Николаевич

доктор технических наук, ОАО «КБАЛ» им. Л.Н. Кошкина, советник генерального директора.

Чукова Ольга Владимировна кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет», кафедра « Математическое моделирование», доцент.

Автореферат разослан « 01 » февраля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Крюков Владимир Алексеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В настоящее время одним из актуальных вопросов является широкое внедрение в различные отрасли промышленности средств механизации и автоматизации технологических процессов. Благодаря этому повышается производительность, качество продукции, безопасность работы, облегчается труд, улучшаются условия труда рабочих.

Задачи технологии и автоматизации определяются их взаимосвязью и характером производства. Технология является основой для решения вопроса, насколько необходимы средства механизации и автоматизации или требуемый и возможный уровень производительности оборудования и средств автоматизации. Характер производства, в свою очередь, предопределяет задачи автоматизации на примере автоматической загрузки оборудования штучными предметами обработки.

Автоматизация загрузки штучными предметами обработки - одна из задач при создании производственных машин-автоматов и автоматических линий различного технологического назначения прессов, установок физико-химической обработки, металлорежущих станков, сборочных, контрольно-сортировочных, упаковочных машин и т.д.

Автоматизация загрузки приобретает особо важное значение при создании автоматических линий, т.к. надежная и экономичная конструкция загрузочного устройства, гарантирующая бесперебойную подачу правильно ориентированных в пространстве предметов обработки, во многом определяет качественные и количественные показатели всей линии.

Устройства, обеспечивающие автоматическую загрузку машин-автоматов и автоматических линий штучными предметами обработки, являются одними из наиболее совершенных современных устройств, объединяющих потоки материала, энергии и информации и обеспечивающих получение качественной продукции в течение определенного промежутка времени без участия человека. Такие устройства называются автоматическими загрузочными устройствами (АЗУ).

Современное состояние развития электроники и компьютерной техники определили высокий уровень производительности. Например, для операций счета и контроля и т.д. В связи с этим возникает задача создания загрузочных устройства для машин-автоматов счета и контроля более 1000 шт./мин для массового характера производства предмета обработки.

Внедрение автоматических роторных и роторно-конвейерных линий (АРЛ и АРКЛ) в штамповочном производстве позволяет перейти к новому уровню производительности при больших числах объединяемых операций и высоком коэффициенте использования. При этом ставится задача повышения уровня производительности и автоматизации загрузки АРЛ. Расширение номенклатуры загружаемых предметов обработки, необходимость обеспечения различных скоростей в зоне захвата и ориентирования привели к созданию нового поколения АЗУ.

На сегоднящий день представляет интерес АЗУ пятого поколения - вибророторные автоматические загрузочные устройства, как по универсальности за-

гружаемых предметов обработки, так и по уровню производительности до 3000 шт./мии и более, которые соединили в себе достоинства АЗУ всех поколений.

Вибророторное автоматическое загрузочное устройство (ВРАЗУ) соединяет в себе конструктивные элементы вибрационного и роторного автоматических загрузочных устройств, т.е. во время вращения ротора движение предметов обработки осуществляется под действием вибрационных и центробежных сил инерции.

ВРАЗУ позволяет увеличить производительность загрузки рабочих позиций предметами обработки, имея возможность многоканального захвата, многозаход-ности и многопозиционного ориентирования, и, кроме того, позволяет осуществлять широкую переналадку на типоразмер объектов, обеспечивая простоту компоновки с существующим и вновь создаваемым производственным оборудованием.

При проектировании вибророторного автоматического загрузочного устройства представляет интерес исследование процесса виброперемещения у борта бункера. Конструктивные исполнения борта ВРАЗУ могут быть многовариантными в зависимости от производительности устройства, типа предмета обработки и способа ориентирования, захвата и выдачи:

- борт бункера является принадлежностью бункера;

- борт представляет собой принадлежность реактивной части вибропривода;

- борт - кольцо, свободно посаженное в паз бункера;

- борт не связан с вибророторным автоматическим загрузочным устройством.

В последнем случае вибророторное автоматическое загрузочное устройство переходит в класс стационарных автоматических загрузочных устройств.

Исследование процессов функционирования вибророторного автоматического загрузочного устройства стационарного типа в части подготовки к захвату и захвата предмета обработки является важной народно-хозяйственной задачей.

Цель работы

Определение функциональных параметров автоматического загрузочного устройства с разработкой методики проектирования.

Объект исследования

Вибророторное автоматическое загрузочное устройство стационарного типа.

Предмет исследования

Процессы подготовки к захвату и захвата предмета обработки в стационарном вибророторном автоматическом загрузочном устройстве.

Методы исследования

Принятые в данной работе методы исследования заключаются в сочетании компьютерного моделирования и экспериментального исследования. Использовались основы математического анализа, теоретической механики. При постановке эксперимента использовался созданный экспериментальный комплекс, позволяющий определить амплитуды вертикальных и горизонтальных колебаний, частотные характеристики и сдвиг фаз между этим колебаниями, скорость предмета обработки, а также его время захвата.

Научная новизна работы заключается в установлении взаимосвязей между параметрами вращении бункера, параметрами горизонтальных и вертикальных его колебаний и параметрами абсолютного движения предмета обработки у борта, позволяющих решать задачи синтеза и анализа на стадии проектирования стационарного вибророторного автоматического загрузочного устройства.

Основные научные результаты диссертации, выносимые на защиту, включают:

1. Определение условия подготовки к захвату на основе разработанной математической модели абсолютного движения предмета обработки у неподвижного борта вибророторного автоматического загрузочного устройства стационарного типа.

2. Математические модели перемещения предмета обработки в процессе захвата при безударном и ударном вариантах о стенку захватного органа.

3. Экспериментальный комплекс, созданный для определения параметров вращения, колебания бункера, измерения абсолютной скорости предмета обработки, и времени захвата предмета обработки.

Достоверность

Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием при математическом моделировании фундаментальных зависимостей механики, корректностью применяемых численных методов и подтверждается результатами вычислений с помощью ЭВМ и натурных экспериментов.

Практическая значимость

Методика определения параметров функционирования стационарного ВРАЗУ, а также предложены программные модули, позволяющие определить абсолютную скорость предмета у неподвижного борта и времени захвата.

Реализация результатов работы

Математические модели и результаты экспериментальных исследований процесса виброцентробежного перемещения предмета обработки и процесса его захвата внедрены в практике автоматизации технологических процессов на ООО «Тульский патронный завод-Рондоль», а также используются в учебном процессе на кафедре «МПФ» ТулГУ при выполнении лабораторных работ.

Апробация работы

Основные научные положения диссертации, результаты разработок, теоретических и экспериментальных исследований докладывались на Международной научно-технической конференции «АПИР - 16»(г. Тула, ТулГУ, 2011г.); на X Международной научно-технической конференции «Вибрация -2012», «Управляемые вибрационные технологии и машины»(г. Курск, Юго-Зап. гос. университет) и на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ТулГУ в 2010-2012 гг.

Публикации

По теме диссертации автором опубликованы 5 научных работ, в том числе 3 статьи - в ведущих рецензируемых научных изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и общих выводов, приложения и списка использованной литературы. Общий объем работы составляет 101 страница, в том числе, 89 страниц основного текста, включающего 35 рисунков и 7 таблиц. Объем приложения 4 страницы. В приложении приведены распечатки программ, актов реализации результатов работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой в работе научно-технической задачи, сформулированы цель работы, положения, выносимые на защиту, научная новизна, методы исследования, практическая ценность и реализация работы, приводятся данные об апробации работы, публикациях, структуре и объеме диссертационной работы и краткое содержание разделов диссертации.

В первой главе дан анализ состояния исследований высокопроизводительных загрузочных устройств, в рамках которого показаны некоторые виды автоматических загрузочных устройств: вибрационные автоматические загрузочные устройства, роторные автоматические загрузочные устройства, вибророторные автоматические загрузочные устройства и пути повышения производительности автоматического загрузочного устройства. Задачам автоматической загрузки посвящено множество научных трудов, основополагающими из которых являются работы: Артоболевского И.И., Кошкина Л.Н., Прейса В.Ф., Камышного Н.И., Повидайла В.А., Якубовича В.И., Маткина Ю.Л., Лавендела Э.Э., Бляхерова И.С., Усенко H.A., Прейса В.В., Блехмана И.И., и других авторов. На основе проведенного анализа сформированы задачи исследования.

Задачи исследования включают:

- разработку математической модели для определения условия подготовки к захвату предмета обработки у неподвижного борта вибророторного автоматического загрузочного устройства;

- разработку математических моделей процесса захвата предмета обработки при безударном и ударном вариантах о стенку захватного органа вибророторного автоматического загрузочного устройства;

- параметрический синтез процесса движения предмета обработки у неподвижного борта и его процесса захвата;

- разработку экспериментального комплекса для определения параметров вращения, колебания бункера, абсолютной скорости и времени захвата.

Во второй главе представлена математическая модель перемещения предмета обработки у неподвижного борта бункера, а также проведен его параметрический синтез.

В работе дано описание конструкции вибророторного автоматического загрузочного устройства стационарного типа, его основных технических характеристик и принципа работы.

Рассмотрена математическая модель виброцентробежного перемещения предмета обработки у неподвижного борта в общем случае работы виброротор-

ного автоматического загрузочного устройства, включающего вращательное движение бункера с постоянной угловой скоростью, а также вертикальные и горизонтальные колебания с возможностью сдвига фаз между ними.

Вибророторное автоматическое загрузочное устройство позволяет загружать широкую гамму предметов обработки с размерами не более 50 мм и массой до 0,1 кг.

Процесс перемещения предмета обработки у борта бункера рассмотрим для случая, когда бункер ВРАЗУ совершает следующие движения:

- вращается с постоянной угловой скоростью вокруг вертикальной оси симметрии с со = ;

- совершает колебания вдоль вертикальной оси симметрии по закону 77 = + е) где П - круговая частота вынужденных колебаний бункера

при / = 50 Гц равна 314- ;

с

- совершает горизонтальные колебания вокруг вертикальной оси симметрии по закону Р = /?5ш(Г2/) .

При исследовании процесса перемещения предмета обработки у неподвижного борта бункера рассматривается безотрывный режим движения, а реальный предмет обработки - как материальная точка, масса которой равна массе предмета обработки и расположена в центре массы. Эти допущения реальны в том случае, если предмет обработки при перемещении в тангенциальном направлении по отношению к борту бункера перемещается устойчиво вдоль оси у. Кроме того, считаем, что площадка бункера у борта является горизонтальной. Схема сил, действующих на материальную частицу при её перемещении у борта бункера, показана на рис. I и 2.

Для изучения виброперемещения частицы выбираем цилиндрическую систему координат о,р,у,г. Здесь р = Я., соответствует наибольшему радиусу бункера. При этом предмет обработки всегда находится в контакте с бортом, а

поэтому р = Я=со/Ш, а ,у2>0,при 2 = 0;г=0.

Дифференциальное уравнение относительного движения частицы в векторной форме имеет вид

где: IV г- относительное ускорение предмета обработки; Р- сила тяжести ; Р-т^\ т- масса предмета обработки; /V]-нормальная реакция поверхности бункера и Л^-нормальная реакция стенки; Р(р\— сила трения вызываемая нормальной реакцией борта бункера; /^2" сила трения вызываемая нормальной реакцией горизонтальной площадки бункера;

Рис. 1. Схема сил, действующих на предмет обработки у борта бункера

ВРАЗУ при встречном вращении ротора и виброперемещении

Fe2^— центробежная сила инерции, вследствие крутильных колебаний с частотой п, Fej4^ =-mWe2 We24^ = \ Fel^ ~ касательная сила инерции,

Fe2^ = -mWe2^; We2~T^ = Rß"\ Fe^~ сила инерции, вследствие вертикальных колебаний с частотой Г2 и амплитудой А, Fe3 =-mWe3 ; We3 = 77корио-лисова сила инерции вследствие переносного вращательного движения с угловой скоростью^, Fk\=~mWjl\\ ff^|=2 Vra> ; F^ - кориолисова сила инерции вследствие крутильных колебаний с частотой П и амплитудой В, = -тЩ2, Щ~2 = 2Vrß'= 2Ry'rß'.

При условии безотрывного процесса и касании предмет обработки к стенке борта, соответственно Wrz = 0; Wrp = 0. Wry = R.y"r , где y"r- относительное угловое ускорение предмета обработки.

0 = тЯф1 + mRß'2 + 2mRcp'y'r + 2mRß'y'r - N], -mRy;=mR\ß"\+F,p, (2)

0= ,V2 -P + m\n"\-

Wrp = ^ + № + Fkx + Fk2 - Nh

rp

mWrr = F^-Flp,

Nj - P + F„

e3 '

Дифференциальное уравнение, описывающее относительное движение частицы у борта бункера ВРАЗУ, представляется в виде.

¡К I

о)1 + 2соу'г + ß2Q2 cosz Ol + 21К1у'г cos О/ R R

(3)

Предмет обработки, перемещающийся у неподвижного борта, совершает составное движение, состоящее из относительного движения по площадке бункера и переносного вращательного и вибрационного движения вместе с бункером. Здесь:

Уа = \у'г + 03 + ¿ЮсоэО/] —абсолютная угловая скорость предмета обработки,

Y а ~

y"r -5Q2cosQ/

-абсолютное угловое ускорение предмета обработки-

Откуда после преобразования получаем следующее дифференциальное уравнение, описывающее абсолютное движение предмета обработки у борта бункера ВРАЗУ,

Га =-/'

(у'а-со- BClcosOl) \у'а-со- SQcosfi/|

2(со + ßQcosO/)/a - (со + ßQcosfi/r

-IcoBQ. cos О/ + — -—Q2 sin(Q/ + е) RR

(4)

На основе уравнения (4) выполнен параметрический синтез процесса виброцентробежного перемещения предмета обработки у неподвижного борта, результаты которого показаны на рис. 3-6.

Рис.3. Скорость движения предмета обработки от фазовых углов при различных значениях частоты т вращения бункера и А =0,09мм, В=0,009рад, Я=0,2м, // = 0,25

Рис. 4 Скорость движения предмета обработки от фазовых углов при частоте 50 Гц, (О =6 рад/с, ¡1=0,2 м, В=0,009 рад, // = 0,25

Рис. Скорость движения предмета обработки от коэффициентов трения // = 0,1...0,5, ,4=0,09 мм, В=0,009 рад, (0=6 рад/с

Рис. 6. Скорость движения предмета обработки при радиусах бункера Л = 0,1.„О,5м, /1=0,09мм, В=0,009 рад

В третьей главе проведены исследования процесса захвата предмета обработки захватным органам ВРАЗУ стационарного типа. Рассмотрено решение задачи западания цилиндрического предмета обработки в захватные органы ВРАЗУ и установлены зависимости между размерами предмета обработки, размерами карманов, скоростями движения предмета обработки.

В зависимости от ширины захватного органа может возникать в процессе захвата удар предмета обработки о стенку захватного органа. В этой главе рассмотрены два варианта: при безударном процессе и ударе о стенку неподвижного борта. Первый вариант рассматривает безударный процесс захвата при виброцентробежном перемещении.

Предмет обработки цилиндрической формы переместит под действием центробежной и вибрационной сил. Движение предмета обработки складывается из двух составляющих радиальной и тангенциальной. Величина скорости пред-

мета обработки должна обеспечивать перемещение на Ьи по тангенциальному, на Л по радиальному направлениям, обеспечивающим условие захвата предмета обработки (рис. 7).

Рис. 7. Схема западапия цилиндрического предмета обработки в захватный орган

Процесс захвата предмета обработки происходит в ВРАЗУ, где борт бункера является неподвижным. Виброцентробежное перемещение рассматривается при условиях, что:

угловая скорость бункера со =3 • • • 10—;

с

амплитуда вертикальных колебаний бункера А = до 0,099 мм;

амплитуда горизонтальных колебаний бункера В = 0■■■0,008рад;

фазовый угол между вертикальными и горизонтальными колебаниями бункера е = 0•• - 360°;

частота вынужденных колебаний бункера / = 50 Гц-

Положение предмета обработки относительно подвижной системы отсчета, связанной с дном бункера, установлено полярными координатами р и у.

Для определения абсолютного движения предмета обработки у неподвижного борта необходимо найти относительное движение предмета обработки по радиусу и тангенциальному направлению.

Дифференциальное уравнение относительного движения предмета обработки в векторной форме представляет в виде:

пМг = р + 77 + Те, + + + ТкХр + Ук2р + Т(рр + Т1ру + Тк{у + Тк1у + Т^ ■ (5)

Его решение в проекциях имеет вид:

/

7 7 7 7

рг = а рг + 2соруг + В Г2 рг соб О/ + созЛ/ -

-и

Г^~2 2 • 2

V/0/- + А- Гг

? 1 1 уг = ВП БтГ2/-2¿У—рг -2ВГ2—собП/

Рг Рг

/г

^Рг2 +Рг2Уг2

ig - АП15\п(П1 + £)).

Из приведенных дифференциальных уравнений получено относительное движение предмета обработки у борта.

Для определения абсолютных скоростей имеем

Ра ~ Ре + Рг '-: Уа=Ге+Уг;

где

Ре =° ' Рг = Р'->

= а> + 50соз(Г2/); =

(7)

Для определения абсолютных ускорений \Ра=Ре + Рг+Рс'

[Уа =Уе+Уг+ Ус-

Здесь:

\ре=-р{0}2 + В2П2соъ2{Ох))\ рг=р;

(8)

рс = -2(ео + £Г2со5(П/))Р/; 7С = 2рО + 2Юсо5(П/)).

[уе = -ЖГзтП/; уг=у;

С использованием преобразования системы дифференциальных уравнений абсолютного движения в полярных координатах у окна запишем

Ра=-М

Ра

У а = -И

^[Аа + Р2а(У ~с°- ВПСОЗПО2 (уа - (о - ВО.совОх)

(9)

у/р2 + р2а(га - Л) - ВПСОЭ П/)2

Второй вариант изучает ударный процесс захвата предмета обработки при виброцентробежном перемещении.

Если зазор между предметом обработки и окном равен Ьа, то происходит процесс безударного захвата, соответственно если зазор меньше Ь„, то возникает удар.

Относительное движение предмета обработки возможно, если он прижат к одной из стенок захватного органа. Разобьем процесс относительного движения предмета обработки на несколько этапов. После каждого этапа необходимо проверять перемещение по радиальному направлению. Пока перемещение предмета обработки по радиусу не достигает величины Л, процесс захвата продолжается.

Если перемещение равно h, то необходимо определить время процесса захвата. Это процесс движения делится на несколько этапов (рис. 8):

- / этап - предмет обработки движется относительно одной из стенок захватного органа;

- II этап - предмет обработки оторвался от стенки захватного органа (так называемое свободное движение, хотя есть связь - дно захватного органа, но частица не касается другой стенки захватного органа);

- Ill этап - предмет обработки прижался к противоположной стенке захватного органа, произошел удар о стенку;

- IV этап - предмет обработки оторвался от стенки захватного органа, у которого произошел удар, и подходит к стенке первого; если путь по радиусу еще не достигает значением h, то происходит удар о стенку и процессы снова повторяются.

Рис.8. Схема движения предмета обработки при ударном процессе

захвата

При исследовании плоского удара используются две известные гипотезы:

- первая - гипотеза Ньютона об ударе:

(10)

Здесь 112 ' и\ ' скорости точек контакта первого и второго тел в начале удара; и 2, скорости точек первого и второго тел после удара; к - коэффициент

восстановления (0 < к < 1);

- вторая - гипотеза Рауса о касательном взаимодействии тел при соударениях.

= (И)

где / - динамический коэффициент трения, характеризующий свойства поверхностей соударяющихся тел; 5Г, касательная и нормальная составляющие ударного импульса.

В диссертации рассмотрены каждый из этапов движения предмета обработки.

¡этап

Рассматривается такое относительное движение предмета обработки, когда он не отрывается от дна борта, следовательно, 1=0. Так как движение происходит в замкнутом канале по радиусу, то угол у не меняется, а изменяется одна координата р.

Движение предмета обработки на этом этапе описывается дифференциальным уравнением

р = со2 р + 2 ару + В202рсоз2 О/ + гВОр/соэП/ -

-ц , ^ (£-А025т(Рг + £)). (12)

П 2^2

ЧР + Р 7

Приравняв N2 нулю, получим условие отрыва предмета обработки от стенки канала. Так как тфО, то сократив на эти постоянные множители, получим

N2 = 2т(й) + ВПсозПОр- тВП2 Б\пП1р = 0. (13)

Из этого уравнения можно определить скорость предмета обработки по радиусу р в момент отрыва от стенки.

11 этап

Рассматривает свободное движение по дну захватного органа. Дифференциальные уравнения движения предмета обработки у окна неподвижного борта было составлено раннее при рассмотрении общего случая движения частицы:

р = со2р + 2сору + В2П2рсо52 ГЬ + 2ВО.русоъО,1 -

-И

Р

ГТ2 2^2 \1Р +Р 7

ig - АО2 5\п(П1 + £));

? 1 1

у = ВП эт О/ - 2со — р- 2ВП—рсоБО/ -

(14)

-м

р

ig - АП2 + £)).

III этап

Предмет обработки прижат к противоположной стенке захватного органа, происходит удар о стенку захватного органа.

Начало неподвижной системы координат (р, у, z) совмещаем с точкой, в которой происходит соударение, т.е.

Г/>(0)=0; 7(0) = 0;

при t=0 1 . С5)

Скорость предмета обработки в конце II этапа будет начальной скоростью III этапа. Применив гипотезы Ньютона и Рауса и определив проекции скорости до удара, находим составляющие ударного импульса и составляющие скорости предмета обработки после удара:

(Sr=-f.m( \+k)Vy,r,

Sn =-т(\+к)Ууц\

'Vpiu=Vpii-f<y + Wrn-,

(16)

\VrI,,=VyII-(\

-k)Vr„.

IV этап

Предмет обработки оторвался от стенки окна, у которого произошел удар, и подходит к начальной стенке.

Дифференциальные уравнения движения предмета обработки у борта ВРАЗУ приводится к виду.

р = а1 р - 2сору + В2П2рсоэ2 П/ - 2ВС2русозС1/ -

-м

Р (g-AQ2sin(Q/ + 0);

W^Jf1

1 1 1 у = BQ sinQ/ - 2(0—р - 2BQ—pcosQ/ +

Р Р

(17)

+И

7

1.2 2^2 \Р + Р У

(g - Air sin(Q/ + £■)).

Четвертая глава работы посвящена экспериментальным исследованиям функционирования ВРАЗУ стационарного типа.

В начале главы представлена методика определения параметров функционирования (кинематических и конструктивных) ВРАЗУ с заданной производительностью, предлагающая следующую последовательность экспериментальных процедур.

В данной главе описаны используемый экспериментальный комплекс (на рис. 9) и процесс эксперимента. Основой измерительного комплекса является ЭВМ. Изменение амплитуд проводилось с помощью индуктивного датчика 4.

Для оцифровки сигнала от датчика применялась плата аналого-цифрового преобразования (АЦП) ЛА-2и8В, предназначенная для проведения высокоточных измерений и мониторинга технологических процессов.

!

2 1

Рис. 9. Экспериментальный комплекс. I-генератор; 2 — двигатель;

3- привод ВРАЗУ; 4 - индуктивный датчик; 5 - бункер; 6 - видеокамера;

7- плата ЛА- 2(755; 8- блок питания; 9- частотомер; 10 - ЭВМ

Представленный экспериментальный комплекс был использован для определения частоты вращения, коэффициента трения под действием вибрации, абсолютной скорости предмета обработки, времена захвата, горизонтальных и вертикальных амплитуд, частотных характеристик, сдвига фаз между этими колебаниями вследствие изменения напряжения и изменения зазора в магнитном приводе.

С помощью цифровой видеокамеры производилась съемка абсолютного движения предмета обработки у неподвижного борта и процесс захвата предмета обработки. На основе отснятого материала определялись скорость движения предмета обработки и время захвата предмета обработки.

При экспериментальном исследовании определялись параметры ВРАЗУ представленные на рис. 10, 11.

06:14 » 00:00:54:19 06;19 ш г 00:00:54.?4

Рис. //. Видеодиаграмма процесса захвата; 1- захватный орган;2- предмет обработки; 3- неподвижный борт; 4-ротор; t„, tend- соответственно момент начала и момент конца процесса захвата Видеодиаграммы (рис.11) позволили определить время захвата предмета обработки. Например, из этих кадров получено время захвата, равно 0,2 с, соответствующее производительности одного захватного канала в 300 шт./мин, а при наличии 10 каналов производительность может составить 3000 шт./мин.

На рис. 12 представлены теоретические графики и экспериментальные точки изменения скорости предмета обработки в зависимости от частоты вращения

Рис. 10. Осциллограмма колебаний стационарного ВРАЗУ

Из рис. 10, 11 можно определить амплитуды вынужденных колебания, амплитуды затухающих колебаний, вынужденные и собственные частоты колебании ВРАЗУ, периоды вынужденных и затухающих колебаний, сдвиг фазовых вертикальных горизонтальных колебаний; коэффициент затухания; скорость движения предмета обработки у борта и время захвата.

при попутном и встречном направлениях вращения ротора и виброперемещения с расхождением составляет не более 5%.

£. 0,5

с

5 о

\ -0.5

\->

20 ¡0 40 50 60 70 80 ?0 ¡00

Частота еращечия 6\ а юб.'мин. ) -Те о. попу т. леи --Геор Бстреч. леи

экспер попут. лбн

}кспер встреч леи

Рис. 12. Зависимость скорости предмета обработки у неподвижного борта от частоты вращения бункера 1-при попутном направлении; 2- при встречном направлении

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Диссертация является законченной квалификационной работой, в которой на основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная научно-техническая задача исследования процессов функционирования вибророторного автоматического загрузочного устройства стационарного типа в части подготовки к захвату и захвата предмета обработки.

Основные научные и практические результаты работы заключается в следующем.

1. Анализ состояния исследований высокопроизводительных автоматических загрузочных устройств подтвердил, что перспективными для совершенствования являются АЗУ пятого поколения, получившее название вибророторных автоматических загрузочных устройств (ВРАЗУ).

2. Математическая модель, описывающая процесс абсолютного движения предмета обработки у неподвижного борта бункера, должна и учитывает варианты параметров процессов подготовки предмета обработки к захвату при взаимном влиянии вибрационных и центробежных сил инерции на формирования абсолютной скорости предмета обработки с учетом реального коэффициента трения при наложении вибрации.

3. Разработаны математические модели, описывающие процессы захвата при безударном и ударном вариантах о стенку неподвижного борта, и предложена методика расчета кинематических и конструктивных параметров виброротор-

ного автоматического загрузочного устройства, обеспечивающие требуемую производительность.

4. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили достоверность теоретических положений моделирования процесса виброцентробежного движения предмета обработки у неподвижного борта бункера, расхождение не превышают 5 %.

5. Экспериментальными исследованиями установлено, что производительность ВРАЗУ стационарного типа может достигать значения 3000 шт./мин и более за счет увеличения многоканальное™ движения предметов обработки у борта бункера при многооконном его исполнении.

6. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедры «МПФ» ТулГУ и на ООО «Тульский патронный завод-Рондоль».

Основное содержание диссертации отражено в публикациях

1. Усенко H.A., Jle Динь Шон, Чан Минь Тхай. Исследование вибророторного автоматического загрузочного устройства стационарного типа// Вестник Тульского государственного университета. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: материалы Междунар. научно-техн. конф. «АПИР-16». г.Тула, 2011 С. 30-35.

2. Усенко H.A., Jle Динь Шон, Чан Минь Тхай, Клейменов Р.И. Исследование движения предметов обработки у борта вибророторного автоматического загрузочного устройства стационарного типа // Управляемые вибрационные технологии и машины: сб. науч. ст.: 4.2. Юго-Зап. гос. Ун-т. Курск, 2012 С. 184-189.

3. Усе нко H.A., Jle Динь Шон. Параметрический синтез процесса виброцентробежного перемещения предмета обработки у неподвижного борта // Известия ТулГУ. Технические науки - Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - Вып. 9.-С. 109-116.

4. Усенко H.A., Ле Динь Шон. Исследование безударного процесса захвата при впброцентробежиом перемещении// Известия ТулГУ. Технические науки.- Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - Вып. 9 . - С. 147-152.

5. Усенко H.A., Jle Динь Шон. Исследование ударного процесса захвата при виброцентробежном перемещении // Известия ТулГУ. Технические науки,-Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. - Выи. 9.-С. 159-165.

Изд. Лиц. ЛР№ 020300 от 12.02.97. Подписано в печать 30.01.2013 Формат бумаги 60x84 у^ . Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 0,93 Уч.-изд. л. 0,8. Тираж 100 экз. Заказ 03 ФБГОУ ВПО «Тульский государственный университет» 300012, г. Тула, пр-т. Ленина, 92. Отпечатано в Издательстве ТулГУ. 300012, г. Тула, пр-т. Ленина, 95.