close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

4375 klusov i. a avtomaticheskaya zagruzka tehnologicheskih mashin

код для вставкиСкачать
автоматическая
загрузка
технологических
люшин
Справочник
Под общей редакцией
заслуженного деятеля
науки и техники РСФСР
д-ра техн. наук И. А . Клусова
Москва
•Машиностроение*
1990
ББК 34.5-5-05я2
А22
УД К [621.86.067.2-52:621.9.06] + 621.757.002.5 + 621.979 (035)
А в т о р ы : И. С. Бляхеров, Г. М. Варьяш, А. А. Иванов,
И. А. Клуеов, Г, В. Комаров, Ю. Л. Маткин, А. Ю. Махлин»
В. А. Поляков, В. В* Прейс, Н. А. Усенко, Б . И* Черпаков*
В. С. Шаршов
Рецензент канд. техн, наун Б, А# Усов
Автоматическая загрузка технологических машин: СправочА22 ник/И. С. Бляхеров, Г. М. Варьяш, А. А. Иванов и др.;
Под общ. ред. И. А. Клусова. — М.: Машиностроение,
1990. — 400 е.: ил.
КВИ 5-217-01111-4
Приведены сведения по автоматизации загрузки станков, прессов и
сборочных машин. Даны рекомендации по выбору и расчету рациональных
конструкций при решении вопросов повышения производительности ма­
шин и качества продукции. Изложены современные достижения в области
разработки конструкций и компоновок средств автоматизации техноло­
гических машин. Даны сведения по автоматизации подачи прутков, про­
волоки, листов, полос, лент, а также штучных заготовок.
Для инженерно-технических работников машиностроительных пред­
приятий, может быть полезна студентам втузов.
13ВЫ 5-217-01111-4
СПРАВОЧНОЕ
© И.
С. Бляхеров* Г. М.
А. А. Иванов и др., 1990
Варьяш,
ИЗДАНИЕ
БЛЯХЕРОВ Игорь Соломонович,
ВАРЬЯШ Георгий Михайлович,
ИВАНОВ Анатолий Андреевич и др*
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАГРУЗКА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН
Редактор Т . С. Грачева
Переплет художника Р. А . Казакова
Художественный редактор С. Н. Голубев
Технический редактор О. В. Куперман
Корректоры Л. Л. Георгиевская, А . П . Озерова
ИБ № 5691
Сдано в набор 15.05.89. Подписано в печать П . 12.89. Т-08268. Формат 60х9Ох/1** Б у ­
мага офсетная № 2. Гарнитура литературная. Печать офсетная. Уол. печ. л. 25,0.
Уол. к р.-отт. 25,0. У ч.-изд. л. 30,89. Тираж 12 800 экз. Заказ 774. Цена 1 р. 90 к.
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Машиностроение»,
107076, Москва, Стромынский п ер., 4.
Типография № 6 ордена Трудового Красного Знамени издательства «Машиностроение»
при Государственном комитете СССР по печати. 193144, Ленинград, уд» Моисеенко, 10
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .....................................
Принятые обозначения.....................
5
6
Глава 1. Общие сведения о систе­
мах автоматической за­
грузки (Я. С. Бляхеров,
7
Н. А . Усенко) .................
1. Автоматическая загрузка в
7
современной технике . . . .
2. Классификация систем авто­
матической загрузки (САЗ) 13
3. Тенденции и перспективы
развития механизации и ав­
томатизации загрузки . . . 13
Глава 2. Устройства подачи лент,
проволоки, полос, прут­
ков и листов (Ю. Л . М ат кин, В. С. Шаршов) . . .
1. Подготовка материала к по­
даче .........................................
2. Валковые п о д а ч и .................
3. Клещевые и ролико-клино­
вые подачи .............................
4. Подачи прутков и полос . .
б. Устройства
автоматизиро­
ванной подачи листов . . .
Глава 3. Питатели штучных пред­
метов обработки
(Л. Ю. М ахлин,
Г. М. Варьяш, А. А. Ива­
нов) .....................................
1. Типы и структура питателей
2. Револьверные питатели . .
3. Шиберные питатели . . . .
4. Грейферные питатели . . .
5. Комбинированные питатели
6. Промышленные роботы . . .
17
17
19
32
53
56
58
58
63
68
77
80
81
Глава 4. Устройства накопления и
отделения предметов об­
работки (Я. С. Бляхеров,
Ю. Л. М ат кин,
А. Ю. М ахлин, В. А. Пол я к о в ) ................................. 87
1. Лотки-магазины..................... 87
2. Механизмы поштучной вы­
дачи ......................................... 109
Глава 5, Сменные устройства на­
копления (А. А. Иванов,
Ю. Л . М аткин) . . . .
1. Групповая загрузка и кассетирование .............................
2. Виды кассет и методы их
использования .....................
Глава 6. Бункерные загрузочные
устройства (БЗУ)
(Я. С. Бляхеров) . . . .
1. Принцип работы БЗУ и
функциональные
действия
в н и х .........................................
2. Классификация БЗУ и функ­
циональных действий в них
3. БЗУ е механическим при­
водом .....................................
Глава 7, Вибрационные загрузоч­
ные устройства (ВЗУ)
(Я. Л, Усенко9
Ю. Л. М ат кин,
Я. С. Бляхеров,
5 . Л. Поляков).................
1. Классификация и структура
ВЗУ
.....................................
2. Бункерные В З У .....................
3. Чаши В З У .............................
4. Межоперационные и опера­
ционные
накопительные
устройства .............................
б. Лотковые В З У .....................
6. Принцип вибротранспорти­
рования предметов обработ­
ки .............................................
7. Расчет и проектирование
В З У .........................................
8. ВЗУ модульного построения
9. Вибророторные
загрузоч­
ные устройства .....................
Глава 8. Роторные системы авто­
матической загрузки
(САЗ) (Г. В. Комаров,
В. В. Прейс).....................
1. Структура, классификация и
области применения ротор­
ных С А З .................................
2. Конструкции
основных
функциональны® устройств
роторных С А З .........................269
3. Типовые компоновочные ре­
шения роторных САЗ . . . 286
4. Проектирование роторный
БЗУ с индивидуальными
захватывающими органами 297
Глава 9, Ориентирование в бун­
керных загрузочных уст­
ройствах (БЗУ) (В. Л. По­
ляков) .................................317
1. Структура ориентирующего
устройства и положение
предметов обработки на ви­
бродорожке
.........................317
2. Ключи ориентации и типы
ориентирующих устройств
325
3. Структурный синтез ориен­
тирующих устройств . * . . 333
4. Ориентирование в механиче­
ских Б З У ................................. 344
Б. Бесконтактное манипулиро­
вание миниатюрными пред­
метами обработки (Л. Л. Ива­
нов) ......................................... 351
Глава Ю . Применение систем ав­
томатической загрузки
(Г.
М.
Варьяш,
И, А. Клусов,
Ю. Л. М аткин,
В. В. Прейс, Б. И. Чер­
паков) .............................359
1. Автоматизация
загрузки
станков
................................. 359
2. Автоматизация загрузки ро­
бототехнических
комплек­
сов и Г П С ................................. 376
3. Автоматизация загрузки ро­
торных и роторно-конвейер­
ных л и н и й .............................388
Список л и т е р а т у р ы .........................396
Предметный указатель.....................398
ПРЕДИСЛОВИЕ
Коллектив авторов, созданный по
инициативе Комитета правления СНИО
СССР по автоматизации и механизации
производственных процессов, обобщил в
данном справочнике производственный
опыт проектирования, исследования и
эксплуатации различных конструкций
автоматических
загрузочных
уст­
ройств, технологических машин и
оборудования.
В СССР справочник по автоматиче­
ской загрузке технологических машин
создан впервые и не имеет аналогов
в мировой практике.
Справочник состоит из десяти глав.
Кроме общих и проблемных вопросов
автоматизации загрузки технологи­
ческих машин, в нем последовательно
рассматриваются вопросы автомати­
зации оборудования заготовительных
производств (подачи полос, лент, прут­
ков, листов), загрузка машин с по­
мощью механических и вибрационных
бункерных устройств, подача штучных
заготовок в автоматические роторные
и ротор но-конвейерные линии, автома­
тическое ориентирование деталей в
лотках и питателях, использование
средств автоматической загрузки в
различных отраслях народного хозяй­
ства. Таким образом, в справочнике
содержится цикл сведений по теории,
проектированию и эксплуатации авто­
матических загрузочных устройств тех­
нологического оборудования.
В справочнике комплексно рассмо­
трены схемы и конструкции автомати­
ческих загрузочных устройств с вы­
делением узлов и элементов по клас­
сам, группам, разрядам в зависимости
от общих признаков. В качестве оп­
ределяющих признаков выбраны кон­
структивные элементы, принцип дей­
ствия
устройства,
технологическое
назначение, вид движения подавае­
мого в машину материала, заготовок
и т . п. Такой комплексный подход
к рассмотрению автоматических за­
грузочных устройств позволяет дать
им оценку с технологической и кон­
структивной точек зрения, установить
единую терминологию, индексацию и
обозначения, провести унификацию уз­
лов, деталей, основных и присоедини­
тельных размеров автоматических за­
грузочных устройств.
Справочних дает возможность изу­
чить принципы автоматической за­
грузки технологического оборудова­
ния и позволяет конструкторам пра­
вильно ориентироваться в вопросах
выбора конструкций автоматических
загрузочных устройств.
При создании настоящего справоч­
ника авторами использовался опыт
преподавания курса «Автоматизация
производства» в Тульском и Горьков­
ском политехнических институтах,
а также конструкторские разработки,
выполненные в СКВ автоматических
линий, ЭНИМСе, ЭНИКМАШе, в на­
учно-исследовательских лабораториях
отраслевых НИИ и вузов.
Материалы справочника будут по­
лезны
инженерно-техническим
ра­
ботникам, сотрудникам НИИ, КБ,
отделов механизации и автоматизации
объединений и предприятий, занятых
проектированием, исследованием и экс­
плуатацией автоматического оборудо­
вания технологического назначения,
а также студентам вузов.
Заместитель председателя Комитета
правления СНИО СССР по автомати­
зации и механизации производствен­
ных процессов, заслуженный деятель
науки и техники РСФСР, д-р техн.
наук проф. И . А . Клусов
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
АР Л — автоматическая роторная
линия;
АРКЛ — автоматическая
роторно­
конвейерная линия;
Б ЗУ — бункерное загрузочное уст­
ройство;
В В — вибрационный возбудитель?
ВЗУ — вибрационное загрузочное
устройство;
ВП — вспомогательный переход;
ГПС — гибкая производственная
система;
ЗУ — захватное устройство;
МПВ — механизм поштучной вы­
дачи;
ОУ — ориентирующее устройство!
ПО
ПР
РП
РТК
—
—
—
—
РХ —
САЗ —
СТ
СУ
ТМ
ТО
ТП
УС
XX
—
—
—
—
—
—
—
предмет обработки;
промышленный робот;
рабочая позиция;
робототехнический комп­
лекс
рабочий ход;
система
автоматической
вагрузки;
средства труда;
система управления;
технологическая машина;
технологическая операция;
технологический переход;
упругая система;
холостой ход.
1
ГЛАВА 1 .
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ
АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ
1. АВТОМАТИЧЕСКАЯ
ЗАГРУЗКА В СОВРЕМЕННОЙ
ТЕХНИКЕ
Д ля получения какой-либо продук­
ции необходимы три компонента: по­
ток материалов, поток энергии и по­
ток информации* Под потоком мате­
риалов понимают совокупность дву®
подпотоков. Первый представляет со­
бой предметы обработки. Второй подпоток включает в себя инструмент,
обрабатывающие среды, контрольные
органы и другие средства воздействия
на предметы обработки (ПО). Д ля
взаимодействий первых двух подпото­
ков необходим поток энергии. Сведе­
ния о материальных подпотоках, за­
коны их взаимодействия, своевремен­
ные командные сигналы, сведения о
полученном результате и другие ус­
ловия и правила составляют информа­
ционный поток. Эти три потока функ­
ционируют во взаимной связи как
единое целое, обусловливая не только
взаимную связь, но и взаимное разви­
тие.
В соответствии с ГОСТ 3.1109—82
под технологической операцией пони­
мается законченная часть технологи­
ческого процесса, выполняемая на
одном рабочем месте.
Законченность технологической опе­
рации состоит в том, что после ее вы­
полнения либо изменяются размеры
предмета обработки, его качественные
характеристики (твердость, прочность,
характер покрытия, шероховатость по­
верхности), координаты расположения
в пространстве (транспортирования),
комплектность (сборка, разборка, упа­
ковка), либо определяются свойства
предмета обработки (контроль, изме­
рение, испытания и т. п.).
Хотя различные технологические
операции отличаются друг от друга
по физическим принципам, положен­
ным в их основу и достигаемым в про­
цессе выполнения целям, вместе с тем
все они имеют много общего. Так,
любая технологическая операция вы­
полняется при наличии предметов об­
работки и средств воздействия на них,
которые будем называть средствами
труда.
Предметы обработки и средства труда
взаимодействуют друг с другом на ра­
бочей позиции, в результате чего
первые приобретают новые свойства,
качества, информацию.
Технологический переход (рис. 1, а)
может выполняться как вручную, так
и с использованием механизмов—пре­
образователей движения и машин—
преобразователей энергии. В послед­
нем случае говорят о технологическом
оснащении технологического перехода,
а сами средства именуют технологиче­
ским оборудованием (технологической
машиной). К технологической мащине
должны быть подведены энергия и
информация, необходимая, прежде
всего, для ее своевременного включе­
ния (выключения) и оценки ее работо­
способности.
В технологических процессах техно­
логический переход через некоторое
время должен быть повторен, для
чего, в общем случае, на рабочую
позицию необходимо доставить т по­
токов необработанных и убрать п
потоков обработанных предметов об­
работки, доставить и удалить с рабо­
чей позиции соответственно к и I
потоков средств труда. Д ля функцио­
нирования этих потоков предметов
обработки и средств труда необходимо
выполнить определенные
действия,
каждое из которых именуется вспомо­
гательным переходом — законченной
частью технологической операции, со­
стоящей из действий человека и (или)
оборудования, которые не сопровож­
даются изменением свойств предмета
обработки, но необходимы для вы­
полнения технологического перехода.
К вспомогательным переходам можно
отнести такие действия с предметами
обработки и средствами труда: подачу
на рабочую позицию, закрепление,
удаление и т , п,
Можно выделить следующие типо­
вые вспомогательные переходы:
а) загрузку — перевод предмета об­
работки (средств труда) из хаотиче­
ского положения в пространстве в тре­
буемое;
б) питание — доставку предмета об­
работки (средств труда) в требуемом
положении на рабочую позицию;
в) фиксацию — наложение на пред­
мет обработки (средство труда) удер­
живающих связей в соответствии с тре­
бованиями технологического перехода
(закрепление обрабатываемого пред­
мета обработки в патроне, фиксация
вытягиваемого предмета обработки на
матрице и т. п.);
г) расфиксацию — снятие удержи­
вающих связей с предмета обработки
(средств труда), наложенных до тех­
нологического перехода или возник­
ших при его выполнении (раскрепле­
ние обработанного предмета обработки
из патрона, выталкивание предмета
обработки из полости штампа и т. п.);
д) удаление предмета обработки
(средств труда) с рабочей позиции.
Графически вспомогательные пере­
ходы вместе с технологическими по­
казаны на структурной модели техно­
логической операции (рис. 1, б).
Каждый вспомогательный переход,
так же как и технологический, может
выполняться вручную или с исполь­
зованием механизмов и машин —
средств автоматизации и механизации.
Технологический и вспомогательный
переходы выполняются в определен­
ной последовательности с помощью
технических средств, составляющих
систему управления.
Технологические операции отли­
чаются не только различными техно­
логическими переходами, но и коли­
чеством вспомогательных переходов
и их содержанием, так как выпол­
няются с различными предметами об­
работки и средствами труда.
Хотя типовых вспомогательных пере­
ходов всего пять, конструктивные ва­
рианты средств механизации и авто­
матизации многообразны, особенно для
действий с предметами обработки, тан
как последние отличаются габаритами,
геометрической формой, особенностью
свойств и многими другими характе­
ристиками, Разнообразие средств ме­
ханизации и автоматизации обуслов­
лено также видом оборудования и
типом производства. На рис. 2 при­
ведены типовые схемы автоматизиро­
ванной загрузки технологических' ма­
шин разных типов.
При обработке штучных предметов
(рис. 2, а) на кузнечно-прессовом
оборудовании применяют питатели
выполняющие непосредственную до­
ставку на рабочую позицию, меха­
низмы поштучной выдачи 2, отделяю­
щие один или несколько предметов об­
работки от общего потока, лотки-магазины 5, в которых предметы обработки
накапливаются и транспортируются
к питателю, и бункерные загрузочные
устройства 4У обеспечивающие захват
из общей массы, ориентирование и
выдачу предметов обработки в лотокмагазин. Такая структура средств ме­
ханизации и автоматизации вспомога­
тельных переходов загрузки и пита­
ния встречается не только при ие-
<0
*)
Рис. I. Структурные модели технологического перехода (а) и технологической
операции (б)
Рис. 2, Схемы автоматизированной загрузки технологических машин разного
типа штучными предметами обработки:
а
кузнечно-прессовое оборудование; б
ские роторные линии; в *— станки с ЧПУ
металлорежущие станки; в —н автоматиче­
пользовании кузнечно-прессовых ма­
шин, но и технологического оборудо­
вания других типов и для других
технологических операций, если про­
грамма выпуска предметов обработки
сравнительно велика или не сложно
заменить или переналадить бункер­
ное загрузочное устройство при пере­
ходе на изготовление нового предмета
обработки.
Если же программа выпуска незна­
чительна и сменяемость продукции
частая или время цикла между пода­
чей двух последующих предметов об­
работки велико (десятки секунд или
минуты), то отпадает необходимость
в бункерных загрузочных устройст­
вах. Предметы обработки тогда накап­
ливаются в лотке-магазине или кас­
сете—сменном лотке (рис. 2, б). Тан,
при обработке на металлорежущих
станках, когда время обработки ве­
лико, загрузка и доставка предметов
обработки 4 на рабочую позицию
в цангу 6 обеспечивается питателем 3
с откидывающейся губкой 5 из лоткамагазина 1, оснащенного механизмом
поштучной выдачи 2, приводимого
в действие также питателем. Предметы
обработки в лоток могут загружаться,
например, с помощью робота или с по­
мощью транспортного органа, достав­
ляющего предметы обработки с преды­
дущего технологического оборудова­
ния. Перспективно для смены кассет
использовать роботы.
Создание запасов предметов обра­
ботки перед технологической опера­
цией оправданно, если производитель­
ность технологического оборудования
достаточно велика или когда продук­
ция выпускается в больших количе­
ствах. Зачастую же запасы являются
средством «компенсации»
организа­
ционных недоработок.
Если же организовать технологиче­
ский процесс ритмично, то отпадает
необходимость в бункерных загрузоч­
ных устройствах, лотках-магазинах и
механизмах поштучной выдачи. Именно
так удается организовать техноло­
гический процесс на базе автоматиче­
ских роторных или ротор но-конвейер­
ных линий, в которых загрузка и пи­
тание между двумя последующими
нетранспортными
операциями осу­
ществляется непосредственно питате­
лем, функции которого выполняют
рабочие органы транспортных рото­
ров (рис. 2, в). Такой способ органи­
зации технологического процесса сок­
ращает объем незавершенного произ­
водства и время нахождения исходного
предмета обработки в производстве
до превращения его в готовое изделие.
Современные тенденции, связанные
с использованием оборудования с чис­
ловым
программным
управлением
(ЧПУ), наложили отпечаток и на
автоматизированную загрузку такого
оборудования. На станке с ЧПУ
фактически над одним предметом обра­
ботки выполняется сумма технологи­
ческих операций. При этом над пред­
метом обработки вспомогательные пере­
ходы загрузки и питания выполняются
один раз: перед закреплением на ра­
бочей позиции. По мере выполнения
над этим предметом обработки раз­
личных технологических операций вы­
полняются многочисленные вспомога­
тельные переходы с инструментами.
Различные инструменты такого стан­
ка закреплены в одинаковых оправ­
ках, манипуляции с ними становятся
однотипными и автоматизируются го­
раздо легче, нежели манипуляции
с различными по форме и размерам
предметами обработки. Так как дли­
тельность обработки на станке с ЧПУ
велика, то загрузку предметами обра­
ботки необходимо выполнять гораздо
реже.
В этих случаях для загрузки и пи­
тания могут быть эффективно исполь­
зованы роботы (рис. 2, г). Д ля обслу­
живания трех станков (обрабатываю­
щего центра 1, токарных станков 2
и 3) используется робот 7, переме­
щающийся по направляющим 4. Пред­
меты обработки для хранения или на­
копления помещаются на столы 5 и 6,
из которых последний имеет возмож­
ность поворачиваться.
В различных отраслях промышлен­
ности широко перерабатывают не
только штучные предметы обработки,
но и непрерывные: полосы, прутки,
штанги, листы, проволоку, ленты и
т. п. Загрузка таких предметов обра­
ботки имеет свою специфику, так как
требуемое для подачи на рабочую по­
зицию положение им не нужно при­
давать перед каждым технологическим
переходом. На рис. 3 представлены
схемы загрузки лент (рис. 3. а), по­
лос (рис. 3, б) и прутков (рис. 3, в)
в технологические машины.
На
автоматизированном
участке
(рис. 3, а) осуществляется операция
вырубки из широкополосной ленты,
которая разматывается с рулонницы I
устройством 2 и правится в устрой­
стве 3. Лента на рабочую позицию
пресса 4 подается толкающей 5 и тя­
нущей 6 каретками подачи до регули­
руемого упора 7. Так как пресс ра­
ботает периодически, а размотка и
правка выполняется непрерывно, то
предусмотрена компенсационная пет­
ля 9, спускающаяся в специальный
петлевой накопитель 5, который выпол­
няет функции, аналогичные тем, что
и лоток-магазин при загрузке штучных
предметов обработки.
На рис. 3, б изображена схема полосоподавателя с резиновыми при­
сосками.
При подаче воздуха в левую полость
пневмоцилиндра 9 шток 10 с поршнем
перемещается вправо. Рычаги 5, пово­
рачиваясь
вокруг оси, опускают
планку 8 с присосками на стопу по­
лос 7. Верхняя полоса захватывается.
Упор 2 служит для исключения подъ­
ема двух или нескольких полос. При
обратном ходе штока рычаги 5, пово­
рачиваясь, поднимают планку 8 вме­
сте с полосой. При дальнейшем пово­
роте рычагов их короткое плечо упи­
рается в неподвижный упор 5, укреп­
ленный на салазках 4. Дальше шток 10
при ходе влево перемещает весь меха­
низм с полосой к валковой подаче 1.
Пружина 6 служит для предотвраще­
ния продольной подачи полосы до ее
полного подъема и возврата механизма
в исходное положение. Полосоподаватели с пневматическими присосками
оснащены вакуум-насосом и трубо­
проводами. В момент захвата полосы
в присосках создается вакуум, удер­
живающий полосу при подъеме.
Автоматизированные стеллажи ис­
пользуют для автоматизации про­
цесса работы из сортового проката,
применяемого в качестве непрерывного
материала при резке заготовок на
ножницах и др.
На рис. 3, в показана конструкция
полуавтоматического стеллажа, со­
стоящего ив основания 5, на которое
краном устанавливается связка штанг
сортового проката. Несколько штанг
укладывается на наклонные направ­
ляющие 4, заканчивающиеся подвиж­
ными захватами 3. Эти захваты приво­
дятся в движение пневматическими
цилиндрами 2у управляемыми от рас­
пределительного клапана /. Сжатый
воздух для включения цилиндров 2
подается по стрелке А .
Включение захватов 3 обеспечивает
конечный выключатель 7, который
срабатывает в тот момент, когда штан­
га, находящаяся на роликах, будет
полностью израсходована. В этом слу­
чае захваты 3 поднимают крайнюю
штангу, находящуюся на направляю­
щих 4у и сбрасывают ее на ролики 10.
В это время прижимной ролик 6
приподнят. После опускания штанги
на ролики 10 рольганга подается сжа­
тый воздух (стрелка Б) в пневматиче­
ский цилиндр 9 и ролик 6 прижимает
штангу к первому приводному ролику
рольганга, обеспечивая перемещение
штанги в рабочую зону пресса. При­
вод рольганга осуществляется от элек­
тродвигателя 8 через червячный ре­
дуктор и цепную передачу.
Из приведенных примеров следует,
что вид материала существенно влияет
на состав устройств, из которых ком­
понуется система автоматизированной
загрузки, и их конструктивную слож­
ность.
Так как для современного произ­
водства характерна частая сменяе­
мость выпускаемой продукции, то про­
ектанты средств технологического ос­
нащения должны использовать наи­
более универсальные схемы автомати­
зированной загрузки. Наиболее пред­
почтительны непрерывные материалы,
так как устройства для них можно
легко переналаживать на новые раз­
меры подаваемого материала. Однако
из непрерывных материалов в лучшем
случае удается получить лишь гото­
вый предмет обработки, подвергаю­
щийся далее механической обработке,
направляемый для нанесения различ­
ных покрытий, на сборку и т. д. К со­
жалению, не всегда удается организо­
вать технологический процесс с дли­
тельным сохранением положения пред­
мета обработки, кан это достигается
в автоматически» роторныза линия®.
Загрузка штучных предметов обработ­
ки менее универсальна, нежели за­
грузка непрерывных материалов, из-за
большого разнообразия штучных пред­
метов обработки по размерам, конфи­
гурации, физическим и другим свой­
ствам. Чем сложнее форма предмета
обработки или требования к нему
предъявляемые, тем сложнее устрой­
ства автоматической загрузки.
Рис, 3, Сжемы автоматизированной загрузки теашолоричвснии
2. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ
АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ
(САЗ)
Разнообразие предметов обработки,
технологически® операций и машин
привело к созданию большого числа
САЗ, Согласно классификации САЗ
(рис. 4) можно выделить пять иерархи­
чески® уровней по следующим при­
знакам:
1) степени подвижности САЗ в про­
странстве;
2) непрерывности подаваемого ПО;
3) разновидности подаваемого ПО*
4) способу накопления ПО;
5) основным функциональным увлам САЗ.
Наиболее распространены стационар­
ные САЗ (см. рис. 2, 3). С появлением
автоматических роторныя и роторнононвейерных линий потребовалось соз­
дание САЗ с большой производитель­
ностью (800 шт. в минуту и более),
так как при скорости вращения ро­
торов 50—60 м/мин затрудняется пере­
дача ПО из стационарно установлен­
ного питателя во вращающийся транс­
портный ротор. Простои линий вслед­
ствие ненадежной работы механизмов
загрузки могут достигать 10— 15 %
общего времени работы оборудования.
В этом случае применяют более со­
вершенные и надежные САЗ, в ко­
торый все необходимые устройства
для загрузки ПО в транспортную цепь
расположены в самом роторе и вра­
щаются вместе с ним. Такие САЗ
будем именовать нестационарными.
По сравнению со стационарными та­
кие САЗ более производительны,
удобно компонуются в линии. При­
мером таки® устройств является заррузочно-питающий ротор (см. рис. 32,
гл. 8).
На втором уровне выделены САЗ
для непрерывны® и дискретны® ПО.
Как уже отмечалось, под дискрет­
ными ПО будем понимать такие, ко­
торые изменяют свойства при выпол­
нении одного технологического пере­
вода (например, вырубка кузовной
детали из листа, сварка трубы из по­
лосы, гибка несущего элемента кон­
струкции из прутка и т. п.). Из не­
прерывны® ПО в течение нескольких
технологически® переходов изготов­
ляют несколько однотипны® деталей
(например, вырубка из широкорулон­
ной ленты нескольких одинаковы®
кузовны® деталей, изготовление бол­
тов из проволоки, вырубка роторны®
пластин из полосовой трансформатор­
ной стали, получение из прутка на ко­
вочных вальцах заготовок для • горя­
чей штамповки и т. п.). САЗ для не­
прерывных или дискретны® ПО мо­
гут отличаться по составу устройств
машин предметами обработки непрерывного типа
и составляющих
I5:*<1>
Ч5
САЗ
|
устройств
*Г
5? &
5С
-1 N
§1
§^
•л 4л
Сз'Ъ
а®
Рис. 4. Классификация
стационарная
1
I
нестационарная
главное отличив состоит в характере
связи с технологической машиной
(ТМ): все узлы САЗ для дискретных
ПО функционируют строго в соответ­
ствии с циклограммой ТМ, в то время
как в САЗ для непрерывных ПО
цикловым устройством является лишь
подача. Управление всеми остальными
узлами синхронизируется во времени,
но не с каждым циклом ТМ.
На третьем уровне иерархической
системы выделены САЗ, манипули­
рующие следующими ПО: лентой, про­
волокой, полосой, прутком, листом и
штучными ПО.
Рассмотрим четвертый иерархиче­
ский уровень. Как уже отмечалось,
наиболее перспективной является та­
кая организация технологического про­
цесса, когда межоперационные накоп­
ления отсутствуют или минимальны
[например, автоматическая роторная
линия (АРЛ) и автоматическая роторно­
конвейерная линия (АРКЛ)], что воз­
можно лишь при дискретных ПО.
В этом случае конструируют поштуч­
ные САЗ. Однако в реальных условиях
вследствие неритмичности и недоста­
точной организованности производ­
ства, из-за различной производитель­
ности расположенных рядом ТМ, их
случайных остановок и других факто­
ров накопление ПО достаточно ши­
роко распространено. При обработке
непрерывных ПО накопление есте­
ственно, тан как сам ПО является
«емкостью» для многих предметов,
полученных после выполнения тех­
нологических переходов. Кроме того,
могут накапливаться и рулоны, по­
лосы, листы, прутки в соответствую­
щих механизмах.
САЗ с накоплением штучных ПО
делят на бункерные, магазинные и
кассетные.
Общим для всех САЗ, согласно пя­
тому уровню, иерархии, является на­
личие системы управления и уст­
ройств для подачи на рабочую позицию:
подачи для непрерывных ПО, питате­
лей (полосоподавателей, листоукладчиков и т. п.) для штучных ПО. Как
подачи, так и питатели являются цик­
ловыми механизмами по отношению
к ТМ.
Набор остальных устройств разно­
образен, но среди них можно выде­
лить типовые:
а) для подготовки непрерывный ма­
териалов;
б) лотки-магазины—кассеты;
в) механизмы поштучной выдачи;
г) бункерные загрузочные устрой­
ства различных типов с необходимыми
ориентирующими устройствами.
Набор этих устройств и определил
структуру справочника.
3. ТЕНДЕНЦИИ
И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
МЕХАНИЗАЦИИ
И АВТОМАТИЗАЦИИ ЗАГРУЗКИ
Одним из главных требований н си­
стеме механизации и автоматизации
загрузки оборудования становится гиб­
кость, т. е. способность средств меха­
низации и автоматизации быть исполь­
зуемыми для различных, часто сменяе­
мых ПО.
Разработка и внедрение комплексно­
автоматизированных систем (КАС),
включающих оборудование с ЧПУ,
обеспечивает возможность гибкой авто­
матизации производства семейства тех­
нологически сходных ПО. Гибкая тех­
нологическая система (ГТС) должна
позволять автоматизировать весь про­
цесс производства, в том числе за­
грузку.
Механизация и автоматизация за­
грузки штучных ПО в ГТС представ­
ляет собой сложную проблему в связи
с большим разнообразием ПО. Можно
сформулировать некоторые тенденции
и перспективы развития проблемы за­
грузки штучных ПО.
При разработке технологического
процесса и создании оборудования не­
обходимо добиваться сохранения ори­
ентированного положения заготовки
от операции (стапелирование, кассетирование, применение револьверных,
грейферных питателей при многопо­
зиционной штамповке, автоматиче­
ских роторных линий в штамповочном
производстве, где ПО от позиции
к позиции обработки передаются в
ориентированном положении).
Так, применение кассетной загрузки
в производстве кернов катодов элек­
тронной техники позволило резко по­
высить качество продукции и произ­
водительность производства, сущест­
венно уменьшить число рабочие, устра­
нив малопроизводительный ручной
труд. В производстве химических источ­
ников тока может быть перспективна
кассетная загрузка, так как необхо­
димо постоянно соблюдать полярность
элементов, и даже в процессе межопер ационного
транспортирования
элементы не должны терять ориента­
цию в пространстве.
Кассетная и магазинная вагрузка
целесообразны для крупногабарит­
ных ПО, так как, во-первых, произво­
дительность технологического обору­
дования обычно невысока, а, во-вто­
рых, передача кассеты от одной еди­
ницы оборудования к другой легко
может быть механизирована с помощью
обычного грузоподъемного оборудо­
вания.
Необходимо стремиться к оснаще­
нию всех кузнечно-прессовых машин
питателями, что позволит избежать
несчастных случаев. Условия и воз­
можности использования САЗ неодина­
ковы в единичном, серийном и массо­
вом производстве. Питатели же не­
обходимо устанавливать даже в еди­
ничном производстве. В этом случае
их можно приводить в движение вруч­
ную. Хорошие перспективы механиза­
ции и автоматизации технологических
операций единичного производства от­
крывает применение роботов.
Следует шире применять магазин­
ную загрузку. Конструктивно лоткимагазины для большинства ПО про­
стые, стоимость их мала, а эффект,
достигаемый от их применения, значи­
телен.
Необходимо совершенствовать из­
вестные и создавать новые типы высоко­
производительных и универсальных
БЗУ , обладающих свойствами ГТС,
Бункерная загрузка в связи с много­
образием ПО по формам и размерам
является наиболее трудоемким ва­
риантом: большее время требуется
для создания Б ЗУ и их доводки,
стоимость БЗУ высока, и обычно БЗУ
изготовляют как специализированные
устройства. Тем не менее современные
БЗУ (вибрационные, элеваторные, ба­
рабанные и др.) сравнительно быстро
могут быть переналажены на новые ПО.
Перспективны разработка и вне­
дрение универсальных быстро пере­
налаживаемых устройств вторичного
ориентирования.
В перспективе просматривается тен­
денция создания робототехнических
модулей загрузки (РТМЗ) штучных
ПО, которые в свою структуру вклю­
чают бункерную систему автоматиче­
ской загрузки с ориентированием ПО
в БЗУ или кассетную САЗ и промыш­
ленный робот (ПР).
В АРЛ и АРКЛ широко стали приме­
няться нестационарные САЗ, т. е„
САЗ роторного принципа действия
с независимостью транспортных и тех­
нологических функций, что позво­
лило достигнуть для штучных ПО
производительности 1200 и более
шт/мин.
Сложность проблемы механизации
и автоматизации загрузки штучных
ПО в ТМ заключается в большом их
разнообразии. Каждый ПО обладает
определенными признаками, качест­
венно и количественно характеризую­
щими его.
2
УСТРОЙСТВА ПОДАЧИ ЛЕНТ,
ПРОВОЛОКИ, ПОЛОС, ПРУТКОВ
и листов
1. ПОДГОТОВКА МАТЕРИАЛА
К ПОДАЧЕ
Правилыга-разматывающие устрой­
ства. Для обеспечения нормальной
работы с заданной точностью по шагу
и производительностью технологиче­
ского комплекса оборудования для
штамповки деталей из ленточного ма­
териала необходимо, чтобы на тяну­
щем органе шаговой подачи была обес­
печена незначительная по величине и
примерно постоянная нагрузка. Ука­
занное обеспечивается применением в
комплексах оборудования разматыва­
ющих, правильно-разматывающих и
правильных устройств с индивидуаль­
ным приводом, которые создают петлю
материала, изменяющуюся по длине
в небольших пределах, перед подачей.
Имеется огромное разнообразие ука­
занных устройств, объединяемых об­
щим назначением — разматывать ма­
териал из рулона, править его и син­
хронизировать скорость названных
процессов со скоростью подачи мате­
риала в штамп, обеспечиваемой по­
дающим устройством. Разматывающие
устройства могут использоваться само­
стоятельно или в совокупности с пра­
вильным механизмом. Часто разматы­
вающее устройство объединяют с пра­
вильным механизмом в одну конструк­
цию. Разматывающие устройства без
правильного механизма применяют в
комплексах оборудования, перерабаты­
вающих нежесткую ленту, т. е. в слу­
чаях, когда не требуется устранять
прогиб материала, обусловленный на­
моткой его на рулон. Обычно это ма­
териал толщиной примерно до 1 мм*
При переработке более жесткого мате­
риала обязательно применение пра­
вильных устройств с индивидуальным
приводом,
В производственной практике при­
меняют разматывающие (правильноразматывающие) устройства с фикса­
цией рулона по наружному и по вну­
треннему диаметру. Первые, из них
можно использовать для рулонов ленты
толщиной свыше 1 мм, шириной до
400 мм и массой до 2 т. Устройства вто­
рого типа используют для рулонов
ленты меньшей толщины и более ши­
рокой. При фиксации рулонов по
внутреннему диаметру в конструкции
разматывателя применяют раздвиж­
ные оправки, одновременно раздви­
гаемые вручную (при массе рулона до
3 т) или от привода — пневматического
или гидравлического. При этом сов­
местно с фиксацией рулона осуществ­
ляется и его балансировка. В целях
сокращения вспомогательного времени
на установку нового рулона широкое
распространение получили двусторон­
ние разматыватели, позволяющие уста­
навливать новый рулон в процессе
использования предыдущего. После
расходования одного рулона устрой­
ство поворачивают вокруг оси и ра­
бота осуществляется из второго. Тон­
кую ленту заправляют в правильный
механизм и подачу осуществляют вруч­
ную, толстую и жесткую — с помощью
привода, вращающего рулон и тяну­
щие валки с малой (регулируемой)
скоростью. Д ля синхронизации ско­
рости размотки (правки) со скоростью
подачи материала в штамп устройства
оснащают регулируемым приводом —
механическим с использованием ва­
риатора или электрическим с исполь­
зованием регулируемых приводов по­
стоянного тока. Д ля установки руло­
нов большой ширины и массы на оп­
равку разматывающего устройства пре­
дусмотрены загрузочные тележки с
подъемным столом. Во избежание само­
произвольного разматывания мате­
риала от жесткости его в конструкции
разматывающих устройств применяют
прижимные ролики, как правило, с
пневмо- .или гидроприводом, которые
прижимают верхний виток к рулону.
Рис. 1, Кинематические схемы правильно-разматывающих устройств с фикса­
цией рулона по внутреннему (а) и наружному (б) диаметрам
По принципу работы и конструкции
основных механизмов все устройства
примерно аналогичны и отличаются
в основном компоновкой механизмов.
По технологическим параметрам рас­
сматриваемые устройства имеют ог­
ромное разнообразие, Пределы ос­
новных параметров:
Ширина материала ру­
лона, м м .........................
Толщина материала, мм
Скорость размотки (прав­
До 1600
До 5
ки), м / м и н .....................
До 30
(в специсполнении
60— 100)
В СССР разработана и освоена
в производстве гамма разматывающих
и правильно-разматывающих устройств
для ленты шириной до 400 мм и ско­
ростью размотки до 36 м/мин.
Д ля широкорулонного материала
указанные
устройства
поставляют
только в составе автоматических ли­
ний. Схемы основный видов правильно-разматывающих устройств при­
ведены на рис. 1*
Правка ленты осуществляется при
прохождении ее между непривод­
ными 1 и приводными 2 валками.
Величина перегибов ленты при правке
регулируется положением непривод­
ных валков с помощью винта. Протя­
гивание ленты из разматывающего уст­
ройства 10 осуществляется тянущими
валками 4 и правильными валками,
вращение которых осуществляется от
привода 7 постоянного тока через ре­
дуктор 8 и систему зубчатых колес 3.
В плоскости правки лента поддержи­
вается входными валками 5 и выход­
ными 6. Размер петли поддерживается
следящим устройством 9 (механиче­
ским или фотоэлектрическим).
Уборка отходов выштампованнод
ленты (полосы). Д ля уборки отходов
выштампованной ленты (полосы) при­
меняют наматывающие устройства или
ножницы для резки отходов различных
конструкций.
Наматывающие устройства отходов
ленты по конструкции и параметрам
аналогичны разматывающим устрой­
ствам с фиксацией рулона по внутрен­
нему диаметру и в значительной мере
унифицированы с ними. Во избежание
влияния на точность работы подаю­
щих устройств они, как и разматываю­
щие устройства, работают «из петли»
отходов ленты, выходящей из штампа.
Д ля установки наматывающих уст­
ройств требуются значительные пло­
щади, что снижает их применяемость
в комплексах оборудования.
Преобладающее применение в ком­
плексах для уборки отходов получили
ножницы для резки отходов с приводом
от пресса или с индивидуальным при­
водом.
Ножницы для резки отходов ком­
пактны по конструкции и устанавли­
ваются в непосредственной близости
от пресса или даже штампа. Их уста­
навливают таким образом, чтобы рез
осуществлялся по перемычкам отхо­
дов ленты. Известны конструкции нож­
ниц с механическим, пневматическим
или гидравлическим приводом, а
также с приводом от ползуна пресса.
Ножницы с индивидуальным приводом
являются более универсальными, тан
как не имеют связи с оборудованием.
Резка отходов осуществляется за
каждый ход подачи и через несколько
ходов, т. е. отрезаются полосы задан­
ной длины. Последнее способствует
более качественному формированию
брикетов при утилизации отходов.
2. ВАЛКОВЫЕ ПОДАЧИ*
В мировой практике используют
валковые подачи с приводом от пресса
и с индивидуальным приводом. По­
дачи с приводом от пресса известны
двух типов: подачи с силовым замыка­
нием звеньев привода и подачи с ки­
нематическим замыканием звеньев при­
вода.
Валковые подачц с силовым замы­
канием звеньев привода в большин­
стве своем приводятся в движение от
вала технологической машины (пресса).
Кривошипно-рычажный (реже криво­
шипно-реечный механизм) и механизм
свободного хода (муфта обгона) пре­
образуют постоянное вращение вала
машины в прерывистое вращение вал­
ков подачи. Типовая кинематическая
схема валковой подачи с силовым за­
мыканием звеньев привода приведена
на рис. 2.
Подача состоит из приводной план­
шайбы / , жестко закрепленной на
валу пресса, пальца 2, тяг 3 и 4, при­
водных валов 5 с механизмами сво­
бодного хода 6, постоянно действую­
щих тормозов 7 и двух пар валков —
нижних 8 и верхних 9,
Вращение планшайбы 1 через па­
лец 2, тяги 3 и 4У связанные с рыча­
гами валов 5, сообщает последним качательное движение, а от них через
механизмы свободного хода 6 — преры­
вистое одностороннее вращение вал­
кам 8 и 9.
Постоянство угла поворота валков
обеспечивается тормозами 7. Вели­
чина угла поворота валков (шаг по­
дачи материала) регулируется изме­
нением эксцентриситета пальца 2 на
планшайбе 1.
Освобождение материала при штам­
повке с ловителями осуществляется
*
Здесь и далее устройства для по­
дачи материала в зону штамповки
будем называть подачами.
Рис. 2. Кинематическая схема валковой подачи
подъемом верхних валков 9 через кулачково-рычажный механизм 10, свя­
занный с ползуном пресса.
Применение постоянно действующих
тормозов является существенным не­
достатком подач, так как при числе
ходов пресса (автомата), приближаю­
щемся к 500 в минуту, они отбирают
до 50 % установленной мощности при­
вода, снижая технологические возмож­
ности оборудования* В то же время
такие подачи являются универсальнбши и получили широкое распространение для автоматизации штамповки
деталей из ленточного (полосового)
материала при массовом и крупно­
серийном характере производства. По­
дачи этого типа применяют при осна­
щении универсальных прессов, как
правило, при шаге подачи до 300—
350 мм и скорости подачи до 30 м/мин
(здесь и далее под скоростью подачи
подразумевается произведение шага
псдачи на число ходов в минуту).
Точность работы по шагу этих по­
дач находится в пределах величин,
приведенных ниже:
Шаг подачи, мм . . .
40
100
Погрешность
шага
подачи, м м .................±0,125 ± 0 ,2 5
Шаг подачи, м м . . . 160
315
Погрешность
шага
подачи, м м .................± 0 ,4 ±0,625
Основными способами повышения
точности работы по шагу являются:
уменьшение числа кинематических
пар в приводе подачи;
обеспечение минимальных зазоров
или беззазорных соединений в шар­
нирах;
максимальное облегчение подвиж­
ных деталей с целью снижения инер­
ционных усилий;
обеспечение жесткости конструкции;
выбор зазоров в механизмах регу­
лировок;
точность изготовления валков — не
ниже шестого квалитета;
отклонение от соосности поверхно­
стей вращения валков — не более
0,02/100 мм;
твердость рабочих поверхностей вал­
ков — не менее НКС 58 ... 62, пара­
метр шероховатости поверхности В.а =
= 0,32 мкм.
Современное листоштамповочное про­
изводство предъявляет более высокие
требования к точности шага подачи
подающих устройств листоштамповоч­
ных прессов (автоматов), что может
быть достигнуто при оснащении и®
подающими устройствами с кинемати­
ческим замыканием звеньев привода.
Валковые подающие устройства с
кинематическим замыканием звеньев
привода в отличие от валковых уст­
ройств с механизмами свободного хода
характеризуются двусторонней жест­
кой кинематической связью привод­
ного вала пресса с ведущим валком,
В них отсутствуют тормозные устрой­
ства для гашения сил инерции валков;
короткая кинематическая цепь меха­
низма привода валков не имеет зазо­
ров в сочленениях, что обеспечивает
достаточно высокую точность шага
подачи и устойчивую работу при по­
вышенных скоростях.
На основании анализа известных
конструктивных схем валковых по­
дающих устройств с кинематическим
вамыканием звеньев привода и дан­
ных по точности шага подачи для ши­
рокого внедрения в производство ре­
комендуются толкающие подающие
устройства двух типов:
валково-секторные с колебательным
движением подающего валка с при­
водом от кривошипа;
устройства с односторонним преры­
вистым движением ведущего валка
с приводом от делительного механизма,
Валково-секторное подающее уст­
ройство (рис. 3) содержит: ведущий
валок 6, выполненный в виде сектора
и соединенный посредством шатуна 7
с кривошипом 8 приводного вала 10,
Прижимной валок 5 установлен в ста­
кане 4> подпружиненном относительно
корпуса 5, Стакан 4 снабжен регули-
Рис. 3. Кинематическая схема валко­
во-секторного подающего устройства
ровочным винтом /, с которым взаимо­
действует рычаг 16, связанный тя­
гой 11 с кривошипом 9 приводного
вала 10л Тормозное устройство для
фиксации материала содержит под­
пружиненный толкатель 13 с регулиро­
вочным винтом 15у с которым периоди­
чески взаимодействует второе плечо
рычага 16*
При вращении приводного вала 10
с кривошипами 8 и 9 ведущий валок 6,
рычаг 16 и тяга 11 совершают колеба­
тельные движения. В крайних поло­
жениях ведущего валка 6, что соот­
ветствует положению осей шарни­
ров О*, 0 2 и 0 3 на одной прямой ли­
нии, рычаг 16 своими концами взаимо­
действует одновременно с двумя ре­
гулировочными винтами 1 и 15* При
дальнейшем повороте ведущего валка
из левого крайнего положения про­
тив часовой стрелки рычаг 16 продол­
жает взаимодействовать с винтом /5 ,
перемещая толкатель 13 вниз и ос­
вобождая при этом ленту 12, а при­
жимной валок 5 усилием пружины 2
осуществляет прижим ленты 12 к ве­
дущему валку 6, чем обеспечивается
при дальнейшем повороте ведущего вал­
ка подача ленты слева направо. При
достижении ведущим валком 6 край­
него правого положения рычаг 16
начинает взаимодействовать с регули­
ровочным винтом 1, снимает пружину 2
и отводит прижимной валок 5 вниз.
Рис, 4. Схемы подающих устройств
с приводом от делительного механизма
Одновременно толкатель 13 под дей­
ствием усилия пружины 14 осуществ­
ляет зажим и фиксацию ленты 12
относительно
корпуса
устройства.
Циклы повторяются в описанной по­
следовательности. Бесступенчатая ре­
гулировка величины шага подачи до­
стигается изменением радиуса криво­
шипа 8 Уа настройка подающего устрой­
ства на заданную толщину ленты осу­
ществляется регулировочными вин­
тами 1 и 15 при крайнем левом поло­
жении ведущего валка. Устройство
снабжается
механизмом,
обеспечи­
вающим освобождение ленты в тор­
мозе при использовании штампов с ло­
вителями.
Принципиальные схемы валковых
подающих устройств с приводом от
делительного механизма в зависимо­
сти от конструктивной схемы дели­
тельного механизма несколько отли­
чаются друг от друга, однако прин­
цип их действия одинаков.
На рис. 4 приведены схемы подаю­
щих устройств с приводом от дели­
тельного механизма: на рис. 4, а —
на базе плоского кулака, на рис, 4, б —
йа базе глобоидного кулака.
Подающее устройство содержит при­
водной вал 4 с жестко закрепленным
на нем кулаком 3. Вращение вала 4
осуществляется от эксцентрикового
вала автомата через коническую пару 5
или непосредственно зубчато-ременной
передачей. Ролики 1 коромысла 2
выходного вала 11 находятся в кон­
такте с профилем кулака 3. На вы­
ходном валу жестко закреплен по­
дающий валок 10. Прижимной валок 9
установлен на подпружиненной опоре 8.
Подъем прижимного валка для ос­
вобождения материала в случае его
фиксации ловителями штампа осу­
ществляется рычагом 7 с приводом от
кривошипа (рис, 4, а) или кулака 6
(рис. 4, б).
При непрерывном вращении при­
водного вала 4 (рис* 4, а) выходной
вал 11 с подающим валком 10 полу­
чает прерывистое вращение с жесткой
фиксацией вала в момент выстоя, что
обеспечивается взаимодействием ро­
ликов коромысла с кольцевыми уча­
стками профиля кулака.
Для комплектации подающих уст­
ройств отечественная промышленность
в настоящее время освоила производ­
ство делительных механизмов на базе
плоского кулака с передаточным от­
ношением 3, числом циклов до 800
в минуту.
Валково-секторные подающие уст­
ройства являются универсальными,
так как имеют бесступенчатую регу­
лировку шага подачи. Средняя ско­
рость подачи ленты может достигать
60 м/мин при числе ходов автомата
до 1500 в минуту, а точность шага
подачи ± 0 ,0 5 —0,2 мм. Поэтому такие
подачи могут быть рекомендованы для
использования во всех видах произ­
водства при изготовлении деталей и
полуфабрикатов методом вырубки из
лент нормальной и повышенной точ­
ности при шаге подачи до 500 мм*
Валковые
подающие
устройства
с приводом от делительного механизма
не имеют бесступенчатой регулировки
шага подачи, величина шага задается
диаметром сменного подающего валка,
минимальный диаметр которого огра­
ничивается жесткостью выходного вала
делительного механизма. Средняя ско­
рость подачи ленты — до 60 м/мин при
максимальном числе ходов автомата
до 800— 1000 в минуту, точность шага
подачи ± 0 ,0 3 —0,15 мм.
Данный тип подающих устройств
рекомендуется использовать в крупно­
серийном и массовом производствах,
а также при изготовлении деталей и
полуфабрикатов из лент с повышен­
ными отклонениями по толщине, пре­
дусмотренными
соответствующими.
ГОСТами или ТУ,
Д ля встраивания в гибкие произ­
водственные модули (ГПМ) исполь­
зуют валковые подачи для ленточного
(рулонного) материала с индивидуаль­
ным приводом. При этом программи­
руется шаг подачи материала, закон
разгона — торможения валков по­
дачи, необходимое число штампуемых
деталей, цикловые команды исполни­
тельным механизмам, переход на
штамповку
последующих
изделий.
После завершения штамповки одной
детали автоматически осуществляется
переход на штамповку последующей
детали. Подачи с программным управ­
лением (ПУ) предназначены для авто­
матизации штамповки материала ши­
риной до 1000 мм. Дискретность уста­
новки шага — до 0,01 мм, погрешность
шага — от ± 0 ,0 5 мм до ± 0 ,1 3 мм.
Валковые подачи оснащаются электро­
механическими управляемыми при­
Рис. 5. Схема участка для
штамповки из рулонного ма­
териала с подачами с инди­
видуальным электромехани­
ческим приводом:
I
правильная машина; 2
подающие валки? 3 — ТМ; 4 -*■
устройство ЧПУ$ В « привод}
6 « рулон
водами или шаговыми гидроприводами.
Скорость подачи материала дости­
гает 60 м/мин при электроприводе
и до 140 м/мин при гидроприводе.
Схема участка для штамповки из ру­
лонного материала с подачами с ин­
дивидуальным приводом приведена на
рис. 5.
Валковые подачи с индивидуальным
приводом и ПУ имеют ряд преимуществ
перед валковыми подачами с приводом
от машины. Основными из них яв­
ляются: более высокая точность по
шагу; легкая регулировка шага (на­
бором с пульта или от ПУ); универсаль­
ность и автономность от рабочей ма­
шины.
В то же время валковые подачи с ин­
дивидуальным приводом и программ­
ным управлением более дорогие, з а ­
нимают большие площади и более
трудоемки в обслуживании.
Краткие технические характеристики
некоторых валковых подач приведены
в табл. 1.
Общий принцип проектирования вал­
ковых подач различных типов анало­
гичен и заключается в обеспечении ус­
ловия перемещения материала на за­
данный шаг при оптимальном законе
разгона — торможения подвижных
масс, исключающем проскальзывание
материала в захватных устройствах.
Ниже приведены рекомендации по
расчету и проектированию валковых
подач с кинематическим замыканием
звеньев привода.
Технологическими параметрами, не­
обходимыми для проектирования и
расчета, являются: материал подавае­
мой ленты; ширина и толщина ленты;
шаг подачи; наибольшее число ходов
,
1
со
1
2 1
9ШЛ
125
ВАЛКОВО-СЕКТОРНЫ Е
ПОДАЮ ЩИЕ УСТРОЙСТВА
1
§ 1
еш н
100
1
§
315
250
200
160
1
Требования к конструкции. Кон­
струкция подающего устройства долж­
на удовлетворять следующим требо­
ваниям:
зазоры в шарнирах четырехзвенных
механизмов привода ведущего валка
и механизма зажима не допускаются;
в качестве опор шарниров рекомен­
дуется использовать конические роли­
коподшипники с установкой их с пред?
варительным натягом;
в качестве опор приводного вала и
валков следует использовать под­
шипники повышенной точности;
направление толкателя тормоза от­
носительно корпуса рекомендуется вы­
полнять беззазорным с использова­
нием направляющих качения или,
в случае использования направляю­
щих скольжения, с минимальным за­
зором, обеспечивающим подвижность
соединения при заданных режимах
работы;
соотношения геометрических раз­
меров звеньев четырехзвенных меха­
низмов подающего устройства должны
быть строго определенными, удовлетво­
ряющими требованиям настоящих ре­
комендаций;
суммарная упругая деформация де­
талей четырехзвенных механизмов (ша­
тун, рычаг, пальцы, оси) подающего
устройства при передаче максимальных
нагрузок не должна превышать тре­
буемой (заданной) точности шага по­
дачи;
масса подвижных частей (валки,
шатуны, рычаги, толкатели) должна
быть минимальной благодаря выбору
рациональных форм сечений и при­
менению легких сплавов;
механизм
регулировки
радиуса
кривошипа должен обеспечивать же­
сткую фиксацию пальца кривошипа
в заданном положении на всем диапа­
зоне регулировки;
устройства следует оснащать указа­
телями положения эксцентриковой оси
250
160
«О
2ш а
9Ш Я
тепа
1
2,8
315
625
2,5
3+1
160
2,0
160
± 0 ,5
100
Ю
®2
2 ?,
о
63
40
±0,125 ± 0 ,2
125
3,0
2,0
91^091 Й'АЯ
г^оог Еля
СССР
и
о»
§
г03
асв
и
0Ш 9
3
гш а
§
сэ
О*
Наибольшая ширина пода­
ваемого материала, мм
Наибольшая толщина пода­
ваемого материала, мм
Наибольший шаг подачи, мм
Погрешность шага, мм
Технические характеристики
валковых
подач
О
ош а
пресса с подачей в минуту;- требуемая
точность работы по шагу; коэффициент
использования материала при штам­
повке; расположение оборудования,
т. е. геометрические размеры.
о ,
200
о
160
8Ш 4
о
315
огал
250
Италия
СФРЮ
1
ПЯЛ
шатуна и крайнего положения веду­
щего валка при изменении шага по­
дачи или толщины материала;
при работе на лентах малой жест­
кости толщиной менее 1 мм между
подающим устройством и штампом
необходимо устанавливать направляю­
щие, предохраняющие ленту от про­
дольного изгиба;
точность изготовления валков долж­
на соответствовать 11-му квалитету.
Расчет
геометрических
размеров
звейьев исполнительных механизмов
подающего устройства. Исходными па­
раметрами для расчета геометрических
размеров звеньев исполнительных ме­
ханизмов подающего устройства яв­
ляются максимальные значения шага
подачи Я шах и толщина ленты Атах
(рис. 6).
Расчет выполняется в такой последо­
вательности.
Вычисляют диаметр ведущего валка
л* = 2Я шах.
/^эшах ^ 0,252}|5
4>б!
т !п — # з шах СОВ ■
(2 )
Н = О,
где Фетах — максимальный угол пово­
рота (размах) ведущего валка при мак­
симальном шаге подачи5 фвшах8=3
= 2Нтах/0%.
Угол Р наклона шатуна к линии
центров О А при крайних положе­
ниях ведущего валка рекомендуется
принимать в пределах Р = 0,2618 -4+ 0,3491 рад (15 — 20°).
Текущее значение радиуса соедине­
ния ведущего валка с шатуном для
заданной величины шага подачи Н
п _
га!п
/о\
соз’
т г
(3)
Радиус расположения расточки ве­
дущего валка под установку оси ша­
туна
&8 шах Ч~
Эксцентриситет оси шатуна 0§
(1)
Максимальное и минимальное зна­
чения радиуса соединения ведущего
валка с шатуном будут составлять;
при
Рис. 6, Расчетная схема валково-секторного подающего устройства
т!п
(4)
_^8 шах
#3 дна
(5)
Радиус кривошипа привода ведущего
валка для заданной величины шага
подачи
^1 = /?8 т!п
^
Радиус кривошипа # 2 привода меха­
низма зажима ленты рекомендуется
принимать
в
пределах
(0,01- 0,03) Яшах в зависимости от вели­
чины и требуемой точности шага по­
дачи, но не менее 3—3,5 мм.
Далее вычисляют параметры:
расстояние между осями вращения
приводного вала и ведущего валка
я __
^ 8 Ш1П
.
/7 \
(7)
длину шатуна* связывающего криво­
шип приводного вала и ось ведущего
валка,
у
^ 8 Ш1п .
(8 )
длины плеч рычага механизма за­
жима /4 =
= /6 = 0,5^.
Диаметр прижимного валка Г>2 и
расстояние /7 между осями вращения
приводного вала и рычага механизма
вертикалью и линией, соединяющей
нижнюю точку компенсационной петли
с осью верхнего ролика.
При расчете необходимо обеспечить
условие равновесия ленты относительно
валков
N 1^1 ^
Рис. 7. Схема сил, действующих на
ленту в начале цикла подачи
зажима определяют конструктивно, ис­
ходя из общей компоновки узла.
Длину валков рекомендуется при­
нимать в пределах (0,44-0,6) Б тах
с последующим уточнением данного
параметра при поверочном расчете на
контактную прочность пары валок—
лента.
Расстояние между осями вращения
ведущего валка и рычага прижимного
валка рассчитывают по формуле
^1 + ^2
Лср»
(9)
где
*ср :
Атах
А т1п
Ро ==
4*
4* ^4 4* Р б*
В соответствии с колебанием длины
ленты компенсационной петли сила
тяжести ленты колеблется в определен­
ных пределах, вызывая тем самым
переменное сопротивление перемеще­
нию ленты.
Максимальная и минимальная силы
тяжести компенсационной петли ленты:
В Ар X
(13)
X
( 10 )
Угловое положение ведущего валка
в начале и в конце цикла подачи со­
ответственно:
% = 0 , 5 ( я - % ) + Р;
где
— общая сила прижима ленты
к валку;
— коэффициент трения
скольжения
пары
«валок—лента»;
—
коэффициент запаса тянущего
усилия ведущего валка.
Общая сила сопротивления переме­
щению ленты Р 0 равна сумме состав­
ляющих сил сопротивления, обуслов­
ленных силой тяжести компенсацион­
ной петли Р*, трением ленты в провод­
ках подающего устройства Р2 и штам­
па Р8, силами инерции ленты Р*
и прижимного валка Р б, т* е*
@1 шах ^
Длина тяги привода механизма важима
* з = у Т м 1.
о шах*
(11)
^4 = % 4- Ч>5.
( 12)
Определение необходимого тянущего
усилия ведущего валка. При проекти­
ровочном расчете размеры компенса­
ционной петли ленты можно принять
следующими (рис. 7):
^ = 1,2 м; Н± ~ 0,6 м;
ф' = 0,785398 рад,
где
— расстояние между осями опор­
ных роликов правильно-разматывающего и подающего устройств, м;
—
величина провисания ленты в компен­
сационной петле, м; <р — угол между
°1 гп1п — В ДР Ч .
где В — ширина ленты; А — толщина
ленты; р — плотность материала ленты.
Сила
сопротивления
движению,
обусловленная компенсационной пет­
лей будет составлять:
Рх
_
@1 шах
.
(14)
2 соз<р' ’
Р% пип = о, так как соз 90е == 0*.
Сила тяжести ленты, лежащей на
столе автомата,
(?2 = В Ар 1^2 *4
-I- къН (1 — Ъд\>
(1 — ^|) 4*
(15)
*
Условно принято, что провисание
ленты отсутствует.
где Ь2 — расстояние между осями при­
емного ролика подающего устройства
и автомата; Ц — расстояние между
осью автомата и линией реза отвода
ленти ножницами? к% *— коэффициент
использования материала при штам­
повке; к% — кратность реза от®ода
ленты ножницами,
Зная величины О% и 0 2, можно рас­
считать силу сопротивления движе­
нию, обусловленную трением ленты
в проводка® подающего устройства
и штампа:
Ра и ускорением прижимного валка Р в
определяют по формулам
__ 0 ^ 1 .
(2 1 )
где / 2 — момент инерции прижимного
валка относительно его оси вращения.
Предельные значения усилий со­
противления движению ленты будут
составлять:
шах + Р 2 шах Ч- Р§ шах “Ь
Р о шах ~
— + Са) р»;
-(■
(16)
Р .пип = ( - %
^ + 0 2) р .,
где р,§ — коэффициент трения сколь­
жения ленты в проводка® подающего
устройства и штампе.
Максимальное значение углового ус­
корения ведущего валка определяют
для положения радиуса кривошипа
при а = Р с использованием зависимо­
сти для кривошипно-шатунного меха­
низма (см, рис. 6)
81
^
( 1+ Ц
^8 Ш1п
(17)
где © — угловая скорость вращения
Е>
приводного вала; &>0 = —
— без12
размерный коэффициент шатуна криво­
шипно-шатунного механизма.
Максимальное ускорение прижим­
ного валка
е2 — 8ц А
Л.
(18)
Определив щ и е2, рассчитываем
силу сопротивления движению, обус­
ловленную ускорением петли ленты:
Р я шах —
тах^!^! .
(19)
в тш
Силы сопротивления движению лен­
ты, обусловленные ускорением лежа­
щего на столе автомата участка ленты
(20)
+ Р* + Рш*
(22)
Р о тш = Р 2 ш1п + Р 9 пип + Р а + Ре*
Вычислив Р 0, можно определить
усилия зажима ленты в валка®
и в тормозе Ы2:
N
Р о шах -,
где к2 = 1,2 ф 1,3;
(23)
&%Ро 1
(24)
2р>2
где р,2 — коэффициент трения сколь­
жения пары «тормоз—лента».
Расчет точности шага подачи для за­
данного режима работы. Процесс пере­
мещения ленты валковыми подающими
устройствами сопровождается упру­
гим скольжением ленты относительно
ведущего валка, вследствие чего фак­
тический шаг подачи меньше геоме­
трического, а отношение разности ме­
жду геометрическим # р и фактиче­
ским Нф значениями шага подачи
к геометрическому характеризует от­
носительное упругое скольжение
Величина относительного упругого
скольжения зависит от ряда постоян­
ных и переменны® факторов. К по­
стоянным факторам относят материал
и толщину ленты, давление в паре
«валок—лента», коэффициент трения
скольжения пары «валок—лента», диа­
метр валка и некоторые другие, ко*
Силой сопротивления Р | прене­
брегают.
торые практически не влияют на точ­
ность шага подачи, так как вызванное
ими уменьшение шага имеет постоян­
ную величину и компенсируется регу­
лировкой шага подачи при настройке
подающего устройства.
Переменным фактором, вызывающим
изменение относительного упругого
скольжения и влияющим на точность
шага подачи, является усилие сопро­
тивления движению ленты, которое
изменяется в процессе работы в оп­
ределенных пределах в зависимости
от размеров компенсационной петли
ленты. Поэтому при оценке точности
шага подачи учитывают только влия­
ние упругого скольжения, вызванного
изменением усилия сопротивления дви­
жению. Д ля случая прерывистой по­
дачи стальной ленты с ускорениями
ведущего валка, изменяющимися по
косинусоиде или модернизированной
синусоиде,
р
- V
1
N1
(25)
4
Точность шага подачи к для задан­
ного режима работы характеризуется
полуразностью предельных его значе­
ний
Я тах — Я п
(26)
При отсутствии динамического про­
скальзывания ленты относительно ве­
дущего валка и минимальном относи­
тельном упругом скольжении макси­
мальное значение шага подачи
# та х = Я 2 — Я 2«$тт = Я 2 (1 — 5 т 1П) ,
В случае максимальных значений
динамического проскальзывания и уп­
ругого скольжения минимальное зна­
чение шага подачи
Я щ щ ^ ^ + Я . + Яз + Я * )-Я 25 Шах»
где Я | ... Я 4 — перемещения ленты на
отдельных стадиях цикла подачи.
С учетом полученных значений точ­
ности и минимального упругого сколь­
жения для обеспечения требуемого
номинального значения шага уточ­
няют величину геометрического шага,
на которую осуществляют настройку
подающего устройства:
—+ А
Н
(25):
1
>т!п
V
р2
1отт
Щ
(28)
1 — тШ
Перемещения ленты на отдельных
стадиях цикла подачи и минимальный
шаг подачи находят в определенной
последовательности. Вычисляют угол
поворота ведущего валка для заданной
величины шага подачи г|)б и его поло­
жение в начале % и в конце % цикла
подачи: *
ч > 5 = -^ ;
<29)
% = 0,5 (л — Ф5) -4" Р;
=
(30)
(31)
Затем рассчитывают радиус соедине­
ния ведущего валка с шатуном
и радиус кривошипа привода ведущего
валка
\з тш
(27)
где Я 2 = 0,5/)з;(р5 — геометрическое
значение шага подачи, которое при
расчете точности принимают равным
номинальному шагу подачи.
Минимальное и максимальное зна­
чения относительного упругого сколь­
жения определяют по зависимостям
№
•^тах — '
(32)
С08
(33)
&1 — Л , Ш1П
Значения безразмерных коэффициен­
тов для заданного шага подачи будут
составлять:
0 -- /
к
г~ й -
.
Зазоры между валками и лентой
в крайних положениях ведущего валка
в начале и в конце цикла подачи можно
рассчитать по формулам соответствен­
но:
Время динамического проскальзы­
вания ленты относительно ведущего
валка
^1 = б + / 2
Перемещение ленты в течение пе­
риода динамического проскальзывания
+ СОЗ ^ \|)б
’
(34)
•
(35)
Далее определяют углы поворота
приводного вала, соответствующие мо­
менту зажима ленты в валках в начале
цикла подачи а 0 и в начале согласован­
ного движения ведущего валка и
ленты о^:
®2Ях1>1 (1 + й,0) х
(
-}~ О» | 4 /2
т
8
2^3 Ш1п
1^1 —
(42)
Угловое положение ведущего валка
в момент разжима ленты в валках
2к соз ос2— 1— йь2- - а |+ * 2
2к1у \ — 2к соз а 2 + И
1 — к соз а а
+ агееоз
уг
#2
■(■Фв — 'Ы -
(44)
+ ^2 )]
(37)
При получении результата а я < Р
расчет следует прекратить, так как
в этом случае тянущее усилие ведущего
валка недостаточно для обеспечения
нормальной работы подающего устрой­
ства в заданном режиме.
Угловое положение ведущего валка
момент окончания динамического
проскальзывания ленты
агееоз —
б_
2^6
(43)
2к соз а 2 + &2
Перемещение ленты в период согла­
сованного движения валков и ленты
«О— Р
— агееоз
(41)
а 2 — (Р + П) -- ^2 р /
(36)
ЯА ’
(40)
Угол поворота приводного вала,
соответствующий моменту разжима
ленты в валках в конце цикла подачи,
\|э8 = агееоз
«о = Р + <?1 "5^7—;
- ( ^
<*1 — 0^0
# ! = .Л . *1.
2
С2 = б + /г ^ С 0 8 ^ 'ф 5 -^ - ) +
+ с°з
к-
2к соз а!,— 1 — к2— к2 + г 2
1 — к соз а г
А —■.
/ооч
(38)
Скорость движения ленты в момент
окончания динамического проскальзы­
вания ленты в валках
Р х к зш а г +
з1п (&1 — ^а)
I? 1 = ©
- У ^ з т («! — *ф2) #
(39)
Скорость перемещения ленты в мо­
мент ее разжима в валках
02 = ©•
Г>! &-зт а 2 + Мц з т (а2 — ’Фз)
2 ^ з т ^ 8+ У а
(а 2 — 'Фв) *
(45)
Время движения ленты под дейст­
вием сил инерции
%
( с а + 6) ц
(46)
Скорость движения лентш в момент
схватывания ее тормозом
и (Р 1 - Р 2)
(47)
При получении отрицательного зна­
чения
следует принимать значе­
ние #4 = 0, а перемещение ленты под
действием сил инерции определять по
зависимости
При значении
> 0 перемещение
ленты под действием сил инерции
На
Р2 +
°3
^ .
(48)
Перемещение материала под дей­
ствием сил инерции и сил сопротив­
ления тормоза
# 4
_____ I_________
(^1 + Р 2 + 2 # 2|а2)
(49)
Общее перемещение ленты ва цикл
с учетом упругого скольжения
Я тШ = (Я1 + Я 2 + Я8 + Я 4) ~
—
Н 2$ шах •
(50)
При получении неудовлетворитель­
ного значения к точность шага по­
дачи может быть повышена при про­
чих одинаковых параметрах путем:
увеличения радиуса кривошипа # 2;
увеличения усилия зажима ма­
териала в валках
использования для работы ленты
повышенной точности с уменьшенным
допуском на толщину;
уменьшения эксцентриситета при­
жимного валка /2;
снижения силы тяжести ленты ком­
пенсационной петли и ее колебания;
снижения момента инерции прижим­
ного валка.
ВА Л К О ВЫ Е ПОДАЮЩИЕ
УСТРОЙСТВА С ПРИВОДОМ
ОТ Д Е Л И ТЕЛ ЬН О ГО М ЕХАНИЗМА
Определение необходимого крутяще­
го момента на выходном валу делитель­
ного механизма. При выполнении про­
ектировочного расчета предварительно
выбирают тип делительного механизма,
характеризующийся такими параме­
трами, как передаточное отношение
(число остановов выходного вала за
его полный оборот), точность деле­
ния, безразмерный коэффициент ус­
корения выходного вала, угол пово­
рота выходного вала, в течение кото­
рого осуществляется цикл подачи. По
результатам расчета определяют по­
требный крутящий момент на выходном
валу делительного механизма, с уче­
том которого подбирают конкретный
типоразмер делительного механизма
с его габаритными и присоединитель­
ными размерами.
Исходя из величины шага и переда­
точного отношения намеченного к уста­
новке типа делительного механизма,
определяют предварительный диаметр
ведущего валка
Яя = М г1п.
(51)
Диаметр прижимного валка Л 2 при­
нимают минимальным из расчета обес­
печения необходимой жесткости оси
валка и установки в него подшип­
ников качения.
С учетом принятых в результате
конструктивной проработки геометрии
валков и их длин определяют моменты
инерции ведущего
и прижимного / 2
валков.
Дальнейший расчет выполняют в
следующем порядке.
Рассчитывают максимальное угло­
вое ускорение выходного и прижим­
ного валков делительного механизма:
в! = (2
Т
2Л ( Я” V .
^ 30«8 ) ’
(52)
82 —
А
02
(53)
где С — безразмерный коэффициент
ускорения принятого закона движения
выходного вала делительного меха­
низма; <ц — угол поворота привод­
ного вала, за который осуществляется
цикл подачи материала.
Общую силу сопротивления переме­
щению ленты определяют по зависимо­
стям (22).
Крутящие моменты, необходимые
для сообщения требуемого ускорения
ведущему валку М± и для преодоления
сил сопротивления движению ленты М 2
рассчитывают по формулам:
М% = / 18*;
(54)
М , = Р о шах *
(55)
Моменты трения в опорах качения
ведущего и прижимного валков обычно
не превышают 1 % от общего момента,
и в данном расчете их не учитывают,
так как принимают типоразмер дели­
тельного механизма с большим на
коэффициент запаса крутящим мо-
ментом по сравнению с полученным
расчетом.
Потребный крутящий момент на
выходном валу делительного меха­
низма
М й = М г + М 2.
(56)
По полученному значению потреб­
ного крутящего момента и заданной
частоте ходов автомата выбирают типо­
размер делительного механизма.
Расчет точности шага подачи для
Заданного режима работы. Точность
шага характеризуется полуразностью
его предельных значений (26).
Максимальное значение шага подачи
соответствует минимальному относи­
тельному упругому скольжению, мак­
симальному углу поворота выходного
вала делительного механизма (ф5 4*
4- 0) и максимальным текущим значе­
ниям радиуса кривизны рабочей по­
верхности валка:
Я Шах == Я 2 (1 — Зщ т) +
+ 0,5 (/^10 + пех)у
(57)
где 0 — отклонение угла поворота
выходного вала делительного меха­
низма от номинального значения (точ­
ность деления); е% — эксцентриситет
ведущего валка.
Минимальное значение шага подачи
соответствует максимальному упру­
гому скольжению, минимальному углу
поворота выходного вала делитель­
ного механизма (фб — 0) и минималь­
ным текущим значениям радиуса кри­
визны рабочей поверхности валка:
Я тш = Я 2 (1 — 5 шах) —
— 0,5 (/)]0 + пех).
(58)
Предельные значения входящего в
зависимости (57) и (58) упругого сколь­
жения определяют по зависимости
(25); значения безразмерного коэффи­
циента п у учитывающего влияние экс­
центриситета ведущего валка и пере­
даточного числа делительного меха­
низма на точность шага подачи, при­
ведены ниже:
Передаточное 1 2 3
4
6
число дели­
тельного
механизма
Коэффициент 0 4 2,6 2,82 2
После подстановки в зависимость
(26) предельных значений шага по­
дачи получают
Я 2 («$тах — Зщщ) 4~
2
(59)
По расчетным значениям точности
и минимального упругого скольже­
ния уточняют геометрическое значе­
ние шага подачи, по которому опреде­
ляют необходимый диаметр ведущего
валка
ЯЛ
(60)
где
Я2=
Полученный расчетным путем диа­
метр ведущего валка уточняют по
результатам пробной штамповки.
При неудовлетворительном получен­
ном значении к точность шага подачи
может быть повышена следующей кор­
ректировкой:
увеличением усилия зажима мате­
риала в валках
уменьшением эксцентриситета веду­
щего валка;
снижением силы тяжести ленты ком­
пенсационной петли и его колебания;
снижением момента инерции при­
жимного валка.
Во всех случаях, увеличивая уси­
лие Ы% зажима материала в валках,
необходимо помнить о возможной пла­
стической деформации подаваемого ма­
териала. Поэтому следует осуществ­
лять проверку на контактное напряже­
ние смятия, особенно при подаче
мягкого материала, например алю­
миния.
Максимальное контактное напряже­
ние смятия а шах при взаимодействии
цилиндра с плоскостью можно опреде­
лить по формуле Герца
Ошах ==: 0,564 X
8
1,53
+ пе1
2^,
х у . о,
1 - К
Рис, 8. Схема расположения
вспомогательного
оборудо­
вания:
1
наматывающее устройство)
2
подача; 8 *-* ТМ5 4
правилыю-разматывающее устрой­
ство
где р.в, р-м — коэффициент Пуассона
для материала соответственно валка
и подаваемого материала; Е в, Ем —
модуль упругости материала соответ­
ственно валка и подаваемого мате­
риала,
3. КЛЕЩЕВЫЕ
И РОЛИКО-КЛИНОВЫЕ ПОДАЧИ
Конструктивные схемы и отличи­
тельные особенности функционирова­
ния разновидностей клещевых и ролико-клиновых подач . представлены
в табл. 2, а их краткие характеристики
в табл. 3.
Технологические параметры и об­
щие принципы (обеспечение переме­
щения материала по оптимальному
закону без проскальзывания его в за­
хватных органах) проектирования кле­
щевых подач аналогичны валковым
устройствам.
Технологическими параметрами, не­
обходимыми для проектирования и
расчета, являются:
материал подаваемой ленты (по­
лосы);
ширина и толщина ленты (полосы);
шаг подачи;
модель пресса, для работы с кото­
рым предназначается подача;
наибольшее число ходов пресса с по­
дачей в минуту;
требуемая точность работы по шагу;
коэффициент использования мате­
риала при штамповке;
вид подачи — тянущая или тол­
кающая;
давление воздуха в цеховой пневмо­
сети;
расположение вспомогательного обо­
рудования относительно пресса, т. е.
величины 1Ь /2, /8»
/л» /о (рис. 8).
В зависимости от технологической
скорости подачи, определяемой кан
произведение шага подачи на число
кодов в минуту, рекомендуются две
схемы подач: с одной подвижной ка­
реткой (рис. 9); с двумя последова­
тельно работающими подвижными ка­
ретками (рис. 10).
Схема подачи с одной подвижной
кареткой рекомендуется для скоро­
стей, не превышающих:
при шаге подачи до 63 мм 10 м/мин$
то же
63— 100 мм 12 м/мин;
»
100— 160 мм 16 м/мин;
1
160—250 мм 20 м/мин.
Схема подачи с двумя подвижными
каретками, осуществляющими попе­
ременную подачу материала (при по­
даче материала одной кареткой вторая
возвращается в исходное положение),
рекомендуется при скоростях, пре­
вышающих указанные выше.
Для снижения времени цикла (уве­
личения быстроходности подач) ре­
комендуется следующее:
принимать диаметр силового цикла
таким, чтобы с учетом инерционных
сил соблюдалось неравенство ч =
= ~ ^р <
(Р.4+0,В)»
располагать распределительную и
управляющую аппаратуру в непосред­
ственной близости от исполнительных
механизмов, т, е. длины силовых и
управляющих трубопроводов должны
быть минимальными;
сокращать до минимума вредные
пространства полостей цилиндров;
осуществлять регулировку шага по­
дачи изменением объемов полостей
цилиндров по схеме подачи мод. КП6
(раздвижением двух полупоршней) или
по схемам подач фирмы РШго (пере­
мещением встроенного в цилиндр флан­
ца) (рис. (11);
обеспечивать торможение подвижных
масс в конце хода;
снижать массу подвижных частей
путем уменьшения габаритных разме-
<фн— ХК1—
Рис. 9. Схема подачи с одной подвижной кареткой:
1 — подвижная каретка (клещи); 2 — неподвижная каретка? 3 —• силовой цилиндр;
4 — механизм точной регулировки шага; 5 — распределитель, управляющий работой
цилиндра; 6 — распределитель, управляющий работой зажимных механизмов; 7 — блок
подготовки воздуха; 8 — клапан управления
Рис. 10. Схема подачи с дву­
мя подвижными каретками:
I — силовые цилиндры; 2 —*
подвижные каретки; 3 — кла­
пан управления; 4 — распреде­
литель, определяющий последо­
вательность работы; 5 — рас­
пределитель, управляющий ра­
ботой зажимных механизмов;
6 — блок подготовки воздуха;
7 — распределитель, управля­
ющий работой цилиндров
ров и применения легких металлов и
сплавов;
уменьшать вредные сопротивления
перемещению подвижных масс;
применять быстродействующую рас­
пределительную аппаратуру.
Для обеспечения высокой точности
работы по шагу необходимо:
1
Т
а)
6)
Рис. И . Схема цилиндра:
а — с раздвижными полупоршнями;б
2 П /р И . А. Клусова
<с перемещением встроенного в цилиндр ф ланца
« 5 Я8
О) \о
8 . ° й * 8 ‘8
«га
со со
°0 &
й м
2
а.>>° | ’§ 8
о *
и л
Ё.Й© §■* |
ч к 2
1§ § 1в б*&1
V о В
.2
в
О
5 й3 я к к
я
я
я*
>
а»
* * . а, К о
о
V
5 <М
Во
<и
с
>1С Ь
X
м <и иВ *§ в В к 2*
^
Он
и ^ (Г) (V | в
»К Я С
■
К
-щ ъ а* «« §§ &
Е• Э- о
й и
°-5
к « >> ^ о§ с<и0 г Н СО
и л
§
*
си
О СО И
Он н
§§йв
о <и ^Он СО а 8
Из чИ '„н нЗй К «- §
в мв .О« ?О <5У *
ч2
м а.
т ..
5в
>, С
ЛЛ
СО Л
О
) м ^д .
в ^
И И
-д к
2 л ® О Оч
2
«
1
о*
”
в
=
К со
СО
3
о О) СО
Д* Он к
ч
§ С3О * О) о
К Ко К
ч 22
3 25 ««о ч >,
*
Я
« ^СОдЮ
к) 5о н
1 ^^ оо, си О
о О)
„
: §51 н 2 в >* Он
о 5
нг.
Он
И
О и
_.
К
м
”
!*«
| ЗчаЗ 9
«
§: З йI О СОэ 1Д^ .К<и
3
3
со'55с3
м
л
й
!__, ^
ж Он
О. ое 1со
НН И
с
со
подач
15
. Конструктивные схемы
и отличительные особенности
3
а
&
8
И
О
а; о
л
о
есо
н
о
а.
и
а*
О
дз
о
ло
С/Э
д
соз
си
Ж еа
-9
Й*
Оч §
Ки
•©•§
8 М
Я«
§§
Лента
И8
9 8
<
и^
И О
О ^
ео
й
5
I« о к
О 1 Л о Р
Он'О Д О 3
^ * 1=Г
п 7 .. 8Ш и ^М"
й
к 2 з оз
Си * I « § к а
8 ЙИН«
« ^ 8 5 Г
I**« ик *
Я
^ к *ч
и 2^ «
3-•я0 ^&5Э О. 43
~
^5 Й 2 к «о ^ а
^ >» О ^ 5 о
оР ГйГЮ
2 ?^Ф
о «а)-.
П сзец
О О о .щ
0 - 0 ,0
«
а«
Й1® В |5 * В!•*
? §
ГГ* К
0 й <у о 2 ^
з
1 8 § §■§ § | а
5
В*“
ЬГ1 &.?
Р-. Р
в
зЗия ё
° I *- «
о
Ч) Й
§К й
я кж
Й
к мЛ
И ^рц ч 5е д
« ! Я
| | | ^ |
55^ I ^ ^® 8о о§ ^ч
ад !
|§
§ 2 ^ ёи* Я 3 &
о)
0 Е.
Ч
'- с8г> *®
ч
н
« Iк »..9 5.
Ы
* й ‘ к,
5 .^12
8н<и
2 <; к
2 ао д
^ . <и
в 3н оЧ со о)к е5
и +-> & о С И \о н
Овобенности конструкции
и работы
03 • '
О о сг
О з >,
2 « «
-а
о « а
|5 &
5 в 2
Й сз д
« I е0
§1*
* 2 2
02
с | 8
к & §.
^
О ц_-Г м
^ § 81
Е §*
я
О
н сз о
К И с
в
§5
|д 8
скема
I
5° «
в 2 г
8 >>§
§X О
^«
и и х
Конструктивная
чО
Х
сз
н
си
8
Я
*
я
«
&
I
К
ч
2 <я о к
5 « \о 22
И
&8
! ц !
иК ^Н Ъ
«й к м
н 2^ & Й
йI
а 2 8 « §
<5з§*|
к
к
~ 1 * « I
Н оа зсо &
&
Д
я и
Он
§
•аа
О)
П
си си « ^ #к
<
м И яа)
^ о5 д
о 8
к §2
у ОИн 8
6 с 3 8 И
<* * 8 § -з
а
XI
со
(Л
СЛ
а
„ « о, У *
2 «е ° |
я е а § 8
•©•’§ й з &
§5! О
Н 5X *® й
а?
5 >»о « к
о
0,0 к
с Ив .§
Он
-0§
с
|<ир2 § ©1 о
*
X ;>. с
03
о Он »е§
$
д
' -------1
О
Он к с >>
Ф
*
I
Лента
--* о -
0
екема
I
Овобенновти конструкции
и работа
4
н
О)
к
В
V
*
5
Конструктивная
\о
со
О СО <Ь
Л о •е*
, о в2
со И
Б
о
о
в
со
со
с
§
2
к&
СО
с
®»
0га
си
1
и
>» к Он
СО
л
N. со
V
5 5 _
я
§ I " 5 § СО(Г
8 1
Й
о 2.
1=С
9 25 8Я » . в оX
50 § « §. СО
И *5 к <=с Й а"
Я
и 1 1
к
* >5! * § § к о*
н
к
Ё 1
к «
Он о
№
•в ь
со я
со <и
И 2 § §«
ё в I о, си
3 ч8 I5 ч« О*
*<
а/ \о
^
Он
в0 II *в
к л
о 2н
Он 8
?1 :•8 5= * 2
^ 2Я2 ^«
I
. ^ К р.,
К
~
ч
Я лс « « е
О, о ё Й *
а; V
В
Он ^
л
§ I
8 I I
§ ^ 3
- в ^ о
%
К
е
а 5Й *
Я к
И В 5 0 9 И 2
о си чу то
со о* % Я
ч ч Си со В Ы Си
1 * ч * 1 1 й в ^ о 2
СО
к Э П ч Э
2
ь * В
пй
§ ^ а?
оо
, Й. !' ре -- 0° ^ч .; .” °5
о 5 ^Йсо Й*
й
§
Ц . | Я | ! § р : д § ,я В
«Гъ я й
л ^з >^ цVI/д г.З в |
^ г
со «
Он щ
«
§ад4
, ^
5 Й 8
Й^
I1 ^§• о% си
& Ч х З 'о
& я^ СО
со
к м
§ в * 2*^ л Л
сО О н к
§
Й И § * с*ч Н
В
я
°°
В
«
а °а„ 2ё м
_3о, _5а
=1
О нО ^
о *°
*>>в
_, со \о
« на §
Й со О
у
О
СО В ►
г-!
ч §*
СО
в *
В
Н
$ & 00 к
Ǥ I
в 2 о в к Он О Й
*п ио в ч<^
аВ в
СО Н 3®
о а^ 2й
&1”гч *ы сг. « О.Й 8 .» н
Е * 5 СО 1 & § О
* О
о <и
°-ЕВ °°к> 8 | . ч с 3
в
Л « Й 5 _ - ^ СМ в
а
я
СГ * § ^ '
<и
в
&Р-Я
о &« §«3^
§
в в §■<* „ ^
в н Осон
со со
в 53
н м5 осг * л
«
в
В
* &
о « § .•
О
Й « Он
^ 3’ ^
в
в
я *
<и
в
^^
8 см
« «о
г, ®
В к
<и^ #в Ь; н ^Й 8.
<и»в со
* Й « сь
и
о « В§ 2 о о
§. Ё Ё*° 2 сол а к с о у р « о
§ . Он О н 9 В
й А < и о о
и а
со <и
О .Дя, (<и
Си” со
««чОм н о 2 вю члв
’§
5
Л
н
О)
к
й
8к
я
о°,
«
в
©
«
§
Он
к
В
С
О
а §
ч
с
ь 1
V я
ч
Е
к В5
I §
о
я & *
3
& В
Ё о
© в
*
4
о
0>
л
8
а> о
я
й
§ §
в
Л о к
«>* ой &
в о
8 о
* & 1и
в
2 Он
0>
8
а
&
а
►»
а
§ •1
8
к м
ч Н
Си
я О
к & В
§■8
аН "б"
со
Й 8
О
я
п
<и
Я
§
Он
8 Ц
и & я
с
«
П
(-4
О «
К К
оо
| ё
К
8 ёй
к 5
| 8 К е3 В
К
сГ) У &
г
т 0* В
ф в
а
Он о
&
СП
н
н*
»
? | >■» \о
II 8 о
П
О
И к *> &
о 8 О
I &
I & § - 1 СО О
с * с
*
►»
I
О
*
§
В
Я
«
н
!Г_
53 о5*
в ^ §
в
^ Я м Ю&
54
8
10
в к
к 2
о 2
8 2
н
2 3в о)
© В к*
% со
о- «
О) о
V
&в
Он 8
Ч
^
8
в к в ^ о
« ^8
в &
о 2 КСО 2щ
й е ^
я я
й о
о в О и ^
IСО в й ё * я
с Он ^ & СО
со
к? В
хо
к о * >& 03
о
>» • 5
<
ЁЗ 05
6 & 0)
к-* си
К
3 с
0 ®
Ри
1 »
О
О
а
у,
1/3
у да
О) а 2
03
СО >>
о Р4
Я о
г
& “»
В
К
^
Я
Я
О
Оч
в
з
1в
й •&
СО
2 Й*
* В- о. >»
2 V
ч
^ 03
ч и 5 о
§Он в
3 В в
5 2 >.
г=< в и зО. -8Ч
С >> к
2
кСО со
н
* 3
О см
и
V к
а *
& Б
Я С
и
со
Ц И
и
сз о
ч
\о
С
О
н
* I 1 "пя
а & ио со
о «
ч
и
си
к
в
О)
*
ч
в
Оч
0)
Особенности конструкции
и работы
со
в
н ®
к о
о и
н
О 8*оВ
* >• §
§
а
2
*Он
К
^*н
§ I 3
и в
2
а)
X
а
схема
.
2
ро.
Й
Он
я
Ч
3в >-»
<и
3 К Си
со 5
<=Г 5 о
О §°
и
^
Он
СО
Конструктивная
8
§ к
Оч
л)
Л
2 I
к
и
о
Он |<
е §
И н
>, со
со Оч
ч м
Й о' оК °со
2 ° е п
си
8 §
СО §
(3*
СО
а 8 >ч УЧ'
5 - о- 00
С К
^
3 «
оа> кп
со
§
*
о
н
О
о
ч
О
X!
,{
оК .
В
«
«
8
си
о,
СО
*
9®
О
К
5м*5
«
И
§ си
в
Он В
I л
& * *
в
ч м о
в со О
о
в
си 0 Ч И
В * Оч
со
со си э
к
и
Ш со
о
2
Р «
си в
1 в
I.ч V
§«} * §
О
О
н к
* ’§
о п в СО
« КС
в
з щ
8
В
&я
й -
Подвижная каретка 1 приводится в движение кривошипно-ры­
чажной системой 2 у связанной с валом пресса. Захват ленты за
о
и
8
о,
а
а
«о
со
►
о=с
о
о
8 и
й 8о.
>»ч
§
8
И »к
о
8 а
2
&
В
о
2о
м
О
ко
Конструктивная
ехема
Особенности
конструкции
и работы
ю
о
со
(М
С
^
Г
§о-§
со
~
о
ч
о
о
<
1
о
г
ю
с*°-о
<м
о
'+1
к
оГ
с
&
С
о
о
а
со
!
о
-н
*я
С
<
Г
о"
со
’-'
М оО
^ О со
о о§
^
+
г
ю
(М
со
о
■н
О4
—
<
<
м
"
евю
^
Ё
°я
о
00
о
о
§
’-Н
о
о
О
Н
)
о
с
е*
3
& а
3
Из
со
о
о
о
о*
<Э
о о §
04 +1
оГ
ю
о
со
о
со -'-О
о
О
<м~
о
г-1 О
*
+1
о
о
о
о
подач
Й
О
5а 5 яо
5 2« Я «
2
Характеристики
К
св
и
^
О ^
с^_
н
ю
О оо
О
*
■н
О*4
« ® 8
со
0)
С
О
й
СО
§
в
Г Ч§ {нн Й
2О
§
>
<§
Ǥ
даавя1
О
)
03
*8 Й ©
8а 8© й
л мэЛ
в
я ЭЕ
ю
Ч о Чо
°сЗ
- н "
О*4
_ О
«2
?3 я8
5
_Г
ю
_° о
5о§
сол
^+Г
Я
*
п!
со
8
О4
С
<
Г О о СЧ
>
5
о
сол
о о
сч
00 со
ю
I
1
см о
о"
о °„о
<э
ю
00
СО
ю о
<м
со
о
сол
аСО
о.
о о
о
(М
о
со
о"
со
к
*
ю
см
ю
©Ч
Оо
о
ю
<М
N
о
о
о*
-н
о
со
с
*
?I
—I ю
<м
§
о
с
СО
ю
00
«
С
О
о"
со
о
СО
о*
СО
сГ
сол
о"
со
о"
применять правильно-разматывающие устройства с индивидуальным
приводом;
исключать проскальзывание материа­
ла относительно зажимньш механизмов
(кареток) под действием статических
и динамических усилий;
оснащать подачи амортизаторами для
обеспечения плавного подхода подвиж­
ных масс к упорам;
исключать влияние внешних факто­
ров на точность подачи: использовать
исправное оборудование и штамповую
оснастку* правильно совмещать цик­
лограммы пресса и подачи (технологи­
ческая операция должна совершаться
после полной остановки материала,
а подача — после освобождения ма­
териала в штампе); исключать воз­
можность нагружения подачи допол­
нительными усилиями;*
обеспечивать постоянный натяг лен­
ты в зоне штамповки*
Для увеличения надежности, дол­
говечности и улучшения эксплуата­
ционных качеств элементы конструк­
ции подач должны отвечать следую­
щим требованиям:
гильзу и шток силового цилиндра
хромировать и обрабатывать до полу­
чения параметра шероховатости по­
верхности
= 0,32 мкм;
направляющие втулки (штока и скадок) выполнять из бронзы;
твердость поверхности скалок долж­
на быть не ниже НКС 50, параметр
шероховатости
поверхности
#а =
= 0,63 мкм;
твердость деталей подачи (зажима,
направляющих роликов, деталей про­
водки), контактирующих с подавае­
мым матер налом * должна быть не
ниже ИКС 56;
подвижные соединения подач сма­
зывать;
оснащать подачи механизмом точной
регулировки шага;
масса подвижных частей должна быть
минимальной.
Проектировочный расчет. Цель про­
ектировочного расчета — определение
действующих на подачу нагрузок и
основных геометрических размеров
привода,
Принимаем условные обозначения:
ав — скорость распространения
звука в воздухе* см/сз
Яр, я® — ориентировочное
значе­
ние ускорения подвиж­
ных масс при разгоне и
торможении, см/с2;
а — отношение Рв/Р>
— угол поворота коленчатого
вала пресса, соответству­
ющий
технологическому
коду ползуна, градусы!
В — ширина подаваемого
(штампуемого) материала,
см;
Ь» Ьв, Ьи — ширина
соответственно
поршневого кольца, уплот­
няющих манжет по вну­
треннему и наружному
диаметру, см;
Р — коэффициент использова­
ния материала при штам­
повке;
^ — плотность штампуемого ма­
териала, г/см?;
2)ц , Л Шт — диаметр пневмоцилиндра и
штока, см;
^др* ^тр — диаметр проходного сече­
ния дросселя и трубопро­
вода, см;
А — толщина штампуемого ма­
териала, см; _________
б — отношение ] / "
....— ;
г
Рш
6 — коэффициент потерь в тру­
бопроводе;
/% Рв — площадь поршня соответ­
ственно со стороны рабо­
чей полости цилиндра и
со стороны выхлопа, см2;
Р3 — площадь поршня зажим­
ного механизма с рабочей
стороны, см2;
Рт — площадь сечения штока,
см2;
и ?в* —>площадь сечения соот­
ветственно подводящего и
выхлопного трубопроводов
и дроссельного отверстия
амортизатора, см2;
/л» ?о — стрела провисания лентш
и отхода, см;
Оц, 0 ° —* сила тяжести петли лентш
и отхода, Н;
<3р — сила тяжести горизонталь­
ного участка ленты, Н$
Опр — сила тяжести прижимной
планки механизма зажима,
Н1
§ — ускорение свободного па­
Рвн духа в магистрали, рабо­
дения, см/с2;
чей и выхлопной полостях
К} — относительная
нагрузка
пневмоцилиндра в момент
начала движения масс, Па;
на штоке цилиндра;
Т)мех— коэффициент
полезного
Рву» Ру — установившееся абсолют­
действия зажимного меха­
ное давление воздуха в
низма;
выхлопной и рабочей по­
I — передаточное
отношение
лостях
пневмоцилиндра,
механизма зажима;
Па;
ку — коэффициент восстановле­
Рву» Р тах —установившееся и макси­
ния при ударе;
мальное давление воздуха
/т — длина трубопровода, см;
в полости амортизатора,
I%— расстояние от опорного ро­
Па;
лика наматывающего уст­
0 — нагрузка в штоке, Н;
ройства до опорного роли­
ка подачи, см;
Оп» Фп — силы инерции, действую­
/2» Iз — расстояние от оси пресса
щие на подвижные массы
до опорных роликов по­
при разгоне и торможении,
дачи и тормозного меха­
Н;
низма, см;
5 — ход поршня (шаг подачи),
к — расстояние от опорного ро­
см;
лика тормозного механиз­
5р — путь разгона подвижных
ма до опорного ролика
масс, см;
пр авил ь но-р азматывающе5 Т — путь
торможения
(ход
го устройства, см;
амортизатора), см;
Я — коэффициент трения воз­
$тэ — эффективный путь тормо­
духа о стенки трубопрово­
жения, см;
да;
Г ц, Тц — время цикла подачи и
т — масса подвижных частей
пресса, с;
с учетом массы ленты, кг;
т' — масса подвижных деталей
— время прохождения сиг­
подачи, кг;
нала от управляющего кла­
пана до воздухораспреде­
М'хМ'В— коэффициент расхода под­
водящей и выхлопной вет­
лителя, с;
?2 — время срабатывания воз­
вей трубопровода;
^ — коэффициент Пуассона;
духораспределителя, с;
\хТ — коэффициент расхода дрос­
— время от момента подачи
сигнала до начала движе­
селя амортизатора;
ния золотника воздухорас­
(Хтр — коэффициент трения сколь­
жения;
пределителя, с;
^ зт — усилие зажатия материала
?2>4 — время движения золотника
воздухораспределителя, с;,
в каретке подачи и тор­
мозном устройстве, Н;
— время от момента сраба­
тывания воздухораспреде­
N с — сила сопротивления пере­
мещению материала, Н;
лителя до начала движе­
— тянущее усилие подачи, Н;
ния подвижных масс (под­
готовительный период), с;
Л/тр>
— сила трения подвижных
— полное время движения
масс подачи по направля­
ющим и в уплотнениях
подвижных масс, с;
штока и поршня, Н;
— время движения подвиж­
п* — число
последовательно
ных масс до амортизатора,
срабатывающих распреде­
с;
лителей;
— время торможения по­
Н0 — число ходов подачи (прес­
движных масс, с;
са) в минуту;
т
/?а — атмосферное давление, Па;— время колебания подвиж­
ных масс в результате
Рш » Р н » — абсолютное давление воз-
ударов их об упор и от­
скоков, с;
$ реб — время движения каретки,
необходимое для обеспече­
ния заданного числа хо­
дов, с;
а0 — установившаяся скорость
движения поршня (по­
движных масс), см/с;
як — скорость встречи подвиж­
ных масс с упором, см/с;
Уь У2 — объем вредного простран­
ства рабочей и выхлопной
полостей цилиндра, вклю­
чая объем трубопроводов,
определяют по формулам соответ­
ственно:
=
2-100 ( 14
+ У < Щ
=
х
2^л +
) в д Т;
(63)
2-100 ^ ~ Р) х
( / 1 + 2 / о + ] / ■ < + / 2 ) В Д? ;
(64)
/ 3В Д 7 + ( 1 - р ) / 2В Д Т
---------------------- 100
•
с м 3;
Увр — объем вредного простран­
ства выхлопной полости
цилиндра без учета длин
трубопроводов, см3;
Ф
— установившееся значение
расходной функции вы­
хлопной ветви трубопро­
вода;
х0 — ход поршня, приведенный
к объему вредного пространства, см,
*р* * т— ускорения разгона и тор­
можения подвижных масс,
см/с2;
х. ж, р. х — индекс, показывающий от­
ношение величин к холо­
стому и рабочему ходам;
Ф — коэффициент запаса тяну­
щего усилия;
г — число поршневых колец.
Нагрузка на штоке силового пневмо­
цилиндра с учетом инерционных сил,
возникающих при разгоне подвижных
масс,
=Ь 1 • ЮбР а/7шт + 10т а р,
(62)
В проектировочном расчете величи­
ны усилий могут быть заданы ориенти­
ровочно через технологические пара­
метры.
Силы тяжести петли ленты, отходов
и горизонтального участка материала
Суммарная нагрузка от сил вред­
ного сопротивления может быть при­
нята равной
# тр + # у « ( 1 ^ 1 , 5 ) ^ .
Сила сопротивления
ленты
АГв = 1 + 1 , 2 ( 0 * - а 2 ) .
(66)
перемещению
(67)
Усилие р&Рщ ориентировочно может
быть принято равным 30—50 Н и учи­
тываться со знаком ( + ) при рабочей
бесштоковой полости и со знакОхМ (—)
при рабочей штоковой полости ци­
линдра.
Масса подвижных деталей конструк­
ции
т ' = (0,15 -*■ 0,2)
.
(68)
Скорости и ускорения подвижных
масс определяют, исходя из числа
ходов ползуна пресса.
Принимая (с учетом выхода инстру­
мента из съемника штампа) угол со­
вершения технологической операции
{ар равным 60° и считая, что время
Срабатывания распределительной ап­
паратуры /2 и подготовительное время
перекрываются временем поворота
коленчатого вала пресса на угол а р,
требуемое время движения подвижных
масс определяют по формулам:
для подач с одной подвижной ка­
реткой
ф * = 20/па-
.
(69)
для подач с двумя последовательно
работающими каретками
/ТРеб = 50/л0.
(70)
В первом приближении требуемая
скорость движения подвижных масс
5
Й
\
+ ( ^2 + ~2----^ ^пр
X
М-тр
(71)
При расчете принимаем 5 Р + 5 Т =
= 5-г-б см. Наибольшее ускорение
подвижных масс а р = Ио/5р.
Диаметр цилиндра
V
Д ля предварительных расчетов силу
тяжести прижимной планки механизма
зажима Спр можно принимать равной
0,2(2” (силы тяжести петли ленты).
Усилие зажатия материала в тор­
мозном устройстве
(0,3 -г- 0,5) ( 0 * - 0 ° )
4<Э
ЩРы
(72)
где 7] = 0,4.
Полученное значение диаметра ок­
ругляют до ближайшего размера по
ГОСТ 15608—81.
Диаметр подводящих трубопроводов
определяют исходя из требуемой ско­
рости перемещения подвижных масс
М-в/в
(73)
■ф ( - й г )
1 и цв -
0,25
0,35 в первом приближении диаметр
трубопровода
2 *104л|лв
Т /У
70
(74)
Величину хода амортизатора, исходя
из допустимых ускорений при тормо­
жении, равных (5-~6)
принимают:
при и 0<4 I м/с
5 Т — 2,0-г*2,5 см;
при и0 = 1 - - 1 м/с 5 Т 2,54-3,0 см;
при «о !>
м/с
5 Т= 3,0~ь5,0 см.
При определении диаметра дросселя
амортизатора необходимо исходить из
требования, чтобы в момент встречи
подвижных масс с упором скорость
ик не превышала 0,14 м/с. При исте­
чении через дроссель
^др — У г /30,
^8к = 0 .3 + 1 ,6 ) Х
(76)
5р + 5Т
^треб
Пр"Ч-^)
Усилие зажатия материала в ка­
ретках
(75)
(77)
М-тр
Поверочный расчет. Его проводят
с целью уточнения- быстроходности
(расчет времени цикла) и условий точ­
ности работы подачи по шагу. Расчет
проводят после выбора -конструкции,
компоновки узлов и механизмов по­
дачи, определения массы подвижных
частей, длин и диаметров трубопро­
водов, вредных объемов полостей ци­
линдров и т. д.
Р а с ч е т в р е м е н и цикла*
Приведенные формулы и последова­
тельность расчета могут быть приме­
нены при определении времени цикла
любых пневматических линейных при­
водов с относительной нагрузкой
= - р - ^г ) , не превышающей
=
0,4—
0,5, с учетом инерционных сил.
Время цикла подачи с одной по­
движной кареткой
Т ц = 2/х + Щ + %
+ ф х „ и р.х
(78)
с двумя подвижными каретками
21^ + 2п
* Х “Ь
+ ^ Х+ ^ Х+ *ГХ
(79)
Примерная циклограмма работы по­
дач приведена на рис, 12. Расчет
Рис. 12. Циклограмма работы клещевой подачи:
а — с одной подвижной кареткой; б — с двумя подвижными каретками: 1 — захваты
подающей каретки; 2 — захваты удерживающей каретки; а т — угол поворота кривошип­
ного вала пресса, соответствующий технологическому ходу ползуна. Зоны, соответст ву«
ющие закрытому состоянию захватов, заштрихованы
элементов времени цикла приведен
ниже.
Время прохождения сигнала от уп­
равляющего клапана до воздухорас­
пределителя ^ = /т/а в .
Скорость распространения звука в
воздухе
ав
принимается
равной
340 м/с.
Время срабатывания серийно вы­
пускаемых распределителей указыва­
ется в паспорте. Время срабатывания
распределителей оригинальной кон­
струкции с пневматическим управле­
нием определяется так же, как и для
пневмоцилиндра с ц — 0,15-г-0,25 и
а = 1:
*2.
где
(81)
20,тр
Тогда
*2.4 = 2.8-1- ю -*— 4 ^- 1п Рвн
М-в^в
Рву
5_
Щ 9
(82)
где
Рвя — 0 ,8рм;
и0 — 2 ‘ 104
М'В^В
X
X
где
(80)
М'В^В
Коэффициент расхода выхлопного
трубопровода [хв, являющийся функ­
цией коэффициента потерь | в трубо­
проводе,
{91. Я
1,25-М О"5
IIв =
I-
0,072 1^2
0,404 1б 6 +
+ 0,592,
Величины р В7 и Ф
р Л""^ прини­
мают по таблицам установившихся
значений [42] в зависимости от ма­
гистрального давления рм и отношения
М'в/в
при
Коэффициент
трубопровода
гично |ЛВ.
а = 1 и п — 0,2.
расхода подводящего
|Л определяют анало­
Расчетная схема пневмопривода по­
дачи приведена на рис, 13»
Время срабатывания пневмоцилин­
дра при холостом ходе каретки подачи
складывается из времени подготови­
тельного периода (от срабатывания
воздухораспределителя до начала дви­
жения)
х и времени движения
я = 2 ,8 '-1.1(Г ‘4
Ив/в
~
X 1п ■
(83)
Коэффициенты расхода трубопрово­
дов, питающих цилиндр, определяют
аналогично коэффициентам расхода
тр убопроводов воздухор аспределителя *
Относительную
нагрузку
^ =
1=3 С1/(РмР) определяют с учетом дей­
ствия только статических сил
-}- Л/у
РТпРя»
(^4)
Силу трения подвижных масс по­
дачи по направляющим определяют
при коэффициенте трения покоя:
Л/тр = 10/п'дотр.
(85)
Сила трения в уплотнениях:
при движении в сторону штоковой
полости
М у = 1 • Юбяр,Тр
(Р м + Рви) +
+ Я шА р Вн]20;
(86)
при движении в сторону бесштоковой полости
Ширину манжет Ь'о и Ь"0 определяют по
ГОСТ 6678—72 и ГОСТ 14896—84,
Коэффициент трения в манжетах
р-тр== 0,08-7-0,1 (для резиновых ман­
жет со смазочным материалом). Д ля
У-образных уплотнений коэффициент
0О= 1, для колец 0О= 2,
При уплотнении поршня с помощью
поршневых колец силу трения уплот­
нений по цилиндру (штоку) опреде­
ляют по формулам:
при движении каретки в сторону
штоковой полости
^ = 1 . 1 0 % ^ [ОцЬ г(р м + 0,9) +
+ *>ш,ь 'а Р ы М ,
<88>
где
I
Рви ==
( 1 -- Ф, Рм»
при движении каретки в сторону
бесштоковой полости
# у = 1. Ю5я[1Тр [ИцЬг (рм + 0,9) +
+ ° 1 ц Л Р м гоЬ
(89)
Сила РшРа. учитывается со знаком
( + ) при движении каретки в сторону
штоковой полости цилиндра и со зна­
ком (—) — в сторону бесштоковой
полости.
Относительная величина
+
= 1 • 105^ т р Р „ * о (Ры + Рвн) +
+ ^ш т^О ^м] 20-
+ ( 1,317— ё ‘) (1- , ) х
(8?)
*о
щ
к*-
Рм
I
А
ф
<н
Рис. 13* Расчетная схема пнев­
мопривода подачи
X
фициентов расхода с учетом приведе­
ния диаметров выхлопного трубопро­
вода к диаметру дросселя (в случае,
если сброс воздуха через дроссель про­
исходит в выхлопной трубопровод).
Значение р\ “ принимают по табли­
цам установившихся значений 142]
а/
в зависимости от рм, отношения —^ т - »
Р>т/т
а и
Составляющая времени
У^Ыъ
V ,|1 /
(90)
1п При
1,317
1—Л
Ра
Рм
ве­
личина б получается отрицательной
и ее принимают равной нулю.
Время движения
<;[•" = ( < 4 + < ? + < ; ) * • “.
_ (1*2
4
01)
Каждое из времен этапов движения
вычисляют по формуле
Рвн
^ = 2 ,8 " 1- 1 0 ^ —Ц - ■1п
+
Р-в/я
Рву
I
(92)
Щ
Установившаяся скорость принята
Цо = 2. 1 0 * - ^ ( р
*
в
(-^-).
\ Рву /
(93)
Величину
определяют с учетом
статических сил.
Составляющая времени
/'Т
"л
и0
28т
2 ,8 *104[ЛТ/ Т
иву
где
Ют ^0 + рм8 гэР — 2ф5т
рам =
ГЩЯХ
О
•5-та/7р
*1 / ” ^РВУ
5тэ= У
С . у
вр
х°
Ру
Значение ру принимают по таблицам
установившихся значений 142] при
тех же условиях, что р ву и<р
/пс\
‘
( }
ку = 1 - З ц * .
(96)
При определении величины Л/у не­
обходимо учитывать, что давление воз­
духа в выхлопной полости принимает
значения р^ах*
Времена
и Й?*28 определяют по
тем же формулам, что и время холосто­
го хода. Однако при расчетах необ­
ходимо учитывать, что
N
т р “|“ ^ у “1“ ^ о ^ Ь Ю/7щРа*
(97)
Силы сопротивления перемещению
(полезная нагрузка) определяют по
формуле
X
(94)
X 1п •
1,6) 106 /С у^ ^ т/т
Коэффициент восстановления при
ударе зависит от многих факторов:
материала соударяющихся тел, формы
контактирующих поверхностей, мас­
сы соударяющихся тел и т. д. Однако
для учета времени колебаний подвиж­
ных масс й значение его может быть
ориентировочно принято
0, —
Р в П х о + (0,1 -=-0,2)]
-т-
^в(Рм^-^тр-^у)
ЛГс = 2ЛГз Л р + 4 - ( 0 2 - 0 ° ) .
•
Коэффициент
определяют ана­
логично предыдущим значениям коэф­
(98)
Необходимо также учитывать, что
штоковая и бесштоковая полости ци­
линдра меняются местами, т. е. из­
меняется ]/% и 1/ а> а >Ч,
б и т . дм
которые определяют аналогично этим
же величинам при холостом ходе,
т-т
ам
При определении величины р тах
при рабочем коде в формулу вместо т'
необходимо подставить
02
т = т' +
+
(99)
Расчет
ускорений
по­
д в и ж н ы х м а с с . Ускорения по­
движны® масс с относительной на­
грузкой
^
не превышаю­
щей 0,4
0,5, с учетом инерционный
сил при разгоне определяют по фор­
муле
Рву + Рви г
Рн
Ру р
2 - 10-&
п
2 .1 0 -Г
2
т
( 100)
1
Т|) Рм*
где Рвн = — О
В рассматриваемой формуле расчет­
ные величины принимают значения:
при рабочем коде
(101)
= N тр ■ •ЛГу + Ыс ± 10раР;
о*
т' +
т
10*
’
при кол остом иоде
( 102)
<3 = Л^тр + Л^у ± 1 0 ^ шр а ;
т = т '.
Величины я0, Мтр, ЫТ лг„, а2 >
рассчитывают по формулам (93), (85),
(86), (98), (65), (63).
Значения ру, р ву и ф (
) при-
\ Рву /
нимают по таблицам 1421 в зависимоСТИ ОТ /7М» отношения
У'
ОС И «Ц,
4
6
МвЦ/ГцЮ3
Рис. 14. Путь разгона подвижных масс
ния (в сторону штоковой полости ци­
линдра или бесштоковой) или нагрузки
(рабочий или холостой ход) изменя­
ются все величины, кроме ./УТр> /я', Рм*
Максимальное ускорение подвижных
масс при торможении х т= иУ 5 ТЭ.
Величины и0, 5 Т$ с изменением на­
правления движения или нагрузки
меняют значения. Их рассчитывают
по формулам (93), (94).
При проектировании подач, напри­
мер, с механическим приводом время
цикла подачи определяется кинемати­
кой механизма и заданным числом
кодов в минуту, а расчет условий
точности подачи методически остается
тем же. Конкретные величины в рас­
четах (усилия зажатия материала,
ускорения и т. д.) определяют по
принятой схеме с использованием су­
ществующих методик,
М-в/ в
Коэффициент X] определяют с учетом
инерционньш сил, действующи® на
привод в период разгона:
при рабочем коде
__
(2 + 0 , 1 т а р
.
(103)
ЮР м ^
при кол остом коде
0,
0 , 1т'
(104)
где ар :
Путь разгона подвижны® масс 5 Р
определяют по графику (рис. 14).
При расчете необходимо учитывать»
что с изменением направления движе-
4. ПОДАЧИ ПРУТКОВ
И ПОЛОС
Подача прутков. Д ля автоматиче­
ской подачи прутков диаметром свыше
20 мм к ТМ применяют стеллажи в со­
вокупности с роликовыми конвейерами.
На рис. 15 показана схема стеллажа
для прутков диаметром 20—40 мм
мод. СА13. Стеллаж состоит из прием­
ного стола-накопителя 1, механизма 2
поштучной выдачи прутков и ролико­
вого конвейера 3.
На приемный стол может быть за­
гружена пачка прутков массой до 5 т
и длиной до 6 м. Механизмом поштуч­
ной выдачи из пачки отделяется один
прутон и выдается на роликовый
Рис. 15. Схема стеллажа мод. СА13
конвейер, который подает пруток в
технологическую машину* Величина
подачи прутка определяется положе­
нием регулируемого упора (для прес­
сов и ножниц, в которых осуществля­
ется отрезка). Д ля ТМ непрерывного
действия (правильные, калибровочные
и др.) пруток подается роликовым
конвейером до захвата его рабочим
органом машины. Д ля прутков диа­
метром 30 мм и более загрузочная
позиция обычно делается неприводной
и располагается наклонно выше уровня
механизма поштучной выдачи. Прутки
под действием силы тяжести раскаты­
ваются по загрузочной позиции и
механизмом поштучной выдачи, кото­
рый в данном случае выполняется
просто в виде отсекателя, выдаются
на роликовый конвейер. По такому
принципу создан стеллаж мод. СМ14,
используемый в комплексах на базе
ножниц точной резки, например, мо­
дели АКН1334.01.
Подача полос. Д ля автоматизации
штамповки деталей из полос исполь­
зуют комплексы оборудования в со­
ставе: пресс с автоматической (вал­
ковой или клещевой) подачей, полосоподаватель (механизм поштучной вы­
дачи полос) и механизм для резки
или укладки отходов полосы. Ком­
плексы оснащают цикловой (реже чис­
ловой) системой программного управ­
ления, которая определяет последова­
тельность выдачи полосы из стопы
в подачу, включение подачи и пресса
на отработку заданного числа ходов
(штамповку количества деталей, полу­
чаемых из одной полосы), включение
ножниц для резки отходов и удаление
отходов.
В комплексах с числовым программ­
ным управлением системой управле­
ния, кроме того, можно задавать шар
подачи материала (при переходе на
новую деталь) и выдавать команды на
автоматическую смену и настройку
штамповочного инструмента. В ка­
честве шаговых автоматических подач»
как правило, применяют валковые
или клещевые подачи. Отличиями по­
дач от аналогичных механизмов для
работы с ленточным материалом яв­
ляются следующие:
для работы с полосами применяют
только двусторонние подачи, толкаю­
щие на входе в штамп и тянущие на
выходе;
в момент выдачи очередной полосы
в валки или клещи подачи последние
должны быть открыты, что опреде­
ляется системой управления.
Расчет подающих устройств анало­
гичен приведенному выше расчету
подач для ленточного материала.
Ножницы для резки отходов также
аналогичны механизмам того же на­
значения, применяемым в комплексах
для ленточного материала, но осна­
щаются устройствами для выноса ос­
татка полосы или досылки его под
нож.
Д ля поштучной выдачи полос в по­
дачу применяют различные схемы полосоподавателей (рис. 16), которые
обеспечивают отделение одной полосы
от стопы и выдачу ее в шаговую по­
дачу таким образом, чтобы на рабочей
позиции штампа не получилось не­
полной вырубки.
Общая структурная схема полосоподавателя обычно характеризуется
наличием следующих элементов: за­
грузочной позиции, механизма пере­
дачи стопы на рабочую позицию, ра­
бочей позиции, механизма отделения
полосы от стопы и механизма выдачи
полосы в шаговую подачу.
Загрузочная позиция обеспечивает
прием стопы (кассеты) полос в про­
цессе работы комплекса, т. е. исклю­
чает из цикла работы подготовитель­
ное время и обеспечивает безопасные
условия работы, так как загрузка
полос осуществляется вне зоны дей­
ствия механизмов полосоподавателя*
Загрузочные позиции имеются в полосоподавателях
конструкции
ЭНИКМАШ, НИИТМ, фирм ЗсЬтМ
(Швейцария), 5сЬи1ег (ФРГ), НеНЬгопп
(ФРГ) и др.
Механизм передачи стопы на ра­
бочую позицию с загрузочной выпол­
нен с механическим (конструкция
ЭНИКМАШ, НеНЬгопп и др.) или
ручным (ЗсЬгшс!) приводом. При руч­
ном перемещении стопы на рабочую
позицию автоматический цикл осуще­
ствляется только в пределах работы
из одной стопы (кассеты), далее цикл
прерывается и после установки новой
стопы комплекс вновь включается в
автоматическую работу. При механи­
ческом приводе автоматический цикл
может продолжаться до начала штам­
повки новой детали. Привод механизма
может быть пневматическим — при не­
большой массе стопы, гидравлическим
или электромеханическим — при боль­
шой (свыше 0,5 т) массе стопы.
Рабочие позиции выполняются в ви­
де подъемных (конструкции 5сЬи1ег,
ч
9)
Рис. 16. Полосоподаватель с механи­
зированной загрузкой стопы полос на
запасную позицию:
о — конструктивная схема: 1 — механизм
передачи стопы; 2 — загрузочная позиция;
3 — рабочая позиция; 4 — механизм вы­
дачи полосы; 5 — механизм отделения по­
лосы; б — траектория захвата и выдачи
полосы: 1—9 — составляющие траектории
№ ет^аг1еп (ФРГ) или неподъемных
(ЭНИКМАШ, НИИТМ, ЗИЛ) столов.
Привод подъемного стола может быть
пневматический, гидравлический или
электромеханический. Подъем стола
осуществляется либо после выдачи
каждой полосы, либо на постоянную
дискретную величину. С неподвиж­
ного стола полосы забираются травер­
сой, имеющей ход на всю высоту стопы.
Механизм отделения полосы от стопы
имеет различные конструктивные ис­
полнения. Отделение полос от стопы
осуществляется:
пневмоприсосами (для полос толщи­
ной до 3 мм);
магнитными шайбами или магнит­
ными роликами (для магнитных ма­
тер налов);
фрикционными роликами (для полос
толщиной до 1,5 мм);
шиберными толкателями (для полос
толщиной свыше 1 мм).
Существенным недостатком фрикци­
онных роликов является неустойчи­
вая работа вследствие плохого сцеп­
ления ролика с полосой. Д ля устране­
ния этого недостатка ролики обрез инивают или делают на их поверхности
насечку. Однако в первом случае
происходит быстрый износ обрезиненного слоя, а во втором — поврежда­
ется поверхность полосы, что часто
недопустимо.
Наибольшее распространение полу­
чил способ отделения с помощью
пневмоприсосов, вакуум в которых
создается выдавливанием воздуха из
чаши-присоска или принудительно от
вакуум-насоса, эжектора. Захват по­
лосы присосами может производиться
за передний конец полосы, задний
конец или по всей длине полосы.
Вертикальное и горизонтальное пере­
мещение захватов осуществляется в
большинстве случаев пневмоцилиндра­
ми. Для гарантированного отделения
только одной полосы в конструкциях
полосоподавателей предусматр иваются
специальные устройства — магнитные
распушители, отсекатели. Магнитные
распушители наиболее распростране­
ны, их применяют для холоднокатаных
полос толщиной до 4 мм. Отсекатели
применяют при работе с полосами
толщиной свыше 1,5 мм.
Выдача полос в шаговые подачи
осуществляется обычно приводными
валками с пневматическим, гидравли­
ческим или электромеханическим при­
водом. Полоса выдается до регули­
руемого по положению упора, а затем
специальным досылателем или шаго­
вой подачей перемещается на первую
позицию штампа. Упор выставляется
таким образом, чтобы обеспечить пол­
ную вырубку первой заготовки, исклю­
чив зарубание края полосы.
По основным параметрам полосоподаватели можно разделить на две
группы — для тонких полос и для
толстых полос. Каждая группа ха­
рактеризуется следующими показате­
лями полос, мм:
Толщина
наибольшая
Первая
группа
Вторая
группа
я^4
г^20
Ширина
Длина
^300
^620
2000—4000—4000—6000
5. УСТРОЙСТВА
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
ПОДАЧИ ЛИСТОВ
Для автоматизации штамповки мел­
ких деталей непосредственно из листа
используют различные типы подач
с координатными столами. В отече­
ственной практике известны следую­
щие подачи: мод. АП48, АП49 и
АП50Ф2 с числовым программным
управлением. Все указанные подачи
обеспечивают шаговое перемещение ли­
ста в штамп при вырубке из него де­
талей в шахматном порядке или пря­
мыми рядами на прессах усилием
400—1000 кН. При шахматном раскрое
листов создаются предпосылки для
повышения коэффициента использова­
ния материала. Недостатком способа
вырубки деталей из листов является
необходимость создания специальных
штампов, обеспечивающих, помимо вы­
рубки, отрезку и удаление перфора­
ционного отхода за каждый ход пол­
зуна пресса.
Основным механизмом всех подач
является координатный стол, совер­
шающий прерывистое шаговое пере­
мещение по двум координатам в гори­
зонтальной полости по заданному за­
кону.
Подачи АП48 и АП49 имеют привод
от коленчатого вала пресса, сложны
по конструкции из-за специального
шарнирно-зубчатого механизма, обес­
печивающего выстой листа при вы­
рубке при непрерывном вращении ва­
ла пресса, и поэтому широкого рас­
пространения не получили.
Развитие электронной техники и
систем числового программного управ­
ления позволило предельно упростить
кинематику подач листа с одновремен­
ным расширением их технических воз­
можностей. Подача АП50Ф2 представ­
ляет собой координатный стол, в ко­
тором каретка перемещается по на­
правляющим станины, а листодержатель — по направляющим каретки. Пе­
ремещения механизмов взаимно пер­
пендикулярны. Перемещения механиз­
мов осуществляются от управляемых
приводов постоянного тока через пе­
редачи винт—гайка качения. Устрой­
ством ЧПУ задаются величины пере­
мещения по координатам и закон раз­
гона-торможения подвижных масс, в
составе технологического комплекса
управляет также работой пресса.
Основные параметры подачи АП50Ф2
Размеры исходного листа,
м м .................................
1000Х 1500
Толщина листа, мм. .
0,5—4
Шаг подачи (по координа
там), мм .....................
< 160
Точность подачи, мм.
±0,2
Дискретность задания пе
ремещений по координа
там, м м .........................
ОД
Для автоматизации штамповки круп­
ногабаритных деталей, исходной за­
готовкой которых является лист, в оте­
чественной и зарубежной практике
используется большое количество раз­
личных манипуляторов, листоукладчиков, механизмов поштучной выдачи
листов и др. Такие механизмы, как
правило, поставляются в составе авто­
матических комплексов или линий и
объединены единой схемой с оборудо­
ванием.
Фирмой Ыог<1а (Италия) создана
единая унифицированная гамма ма­
нипуляторов для загрузки штучных
листовых заготовок в штамп и съема
отштампованных заготовок. Манипу­
ляторы могут обслуживать как от­
дельные прессы, так и встраиваться
в механизированные и автоматические
линии, обеспечивая загрузку-выгрузку
заготовок и передачу их от пресса
к прессу.
Аналогичные по схеме манипуляторы
созданы и освоены в производстве на
Воронежском заводе кузнечно-прес­
сового оборудования им. Калинина,
Манипуляторы предназначены для ав­
томатизации двухкривошипных прес­
сов простого действия.
Каретка манипулятора со схватами
пер емещается возвр атно-поступ ательно
от электромеханического привода че­
рез кривошипно-кулачковый механизм
по закону, близкому к синусоидаль­
ному. В конце хода каретки схваты
по копиру опускаются за заготовкой
(или с заготовкой на позиции загруз­
ки) от этого же привода. С целью
уменьшения скоростей, ускорений и
времени цикла предусмотрена про­
межуточная позиция, т. е. манипуля­
тор работает с перекладкой заготовок
за два этапа. Этим уменьшаются ве­
личины перемещений, обеспечивается
более компактная конструкция. На
промежуточной же позиции осуще­
ствляется контроль поштучной выда­
чи заготовок. Стопа заготовок за­
гружается в магазин на запасной по­
зиции. Для предотвращения аварий­
ных ситуаций манипуляторы оснащены
системой диагностики, контролирую­
щей положение механизмов, правиль­
ность укладки заготовки в штамп, вы­
нос отштампованной детали из штам­
па. Описанная схема позволяет зна­
чительно увеличить производитель­
ность в сравнении с традиционными
укладчиками листов.
3
ПИТАТЕЛИ ШТУЧНЫХ
ОБРАБОТКИ
1. ТИПЫ И СТРУКТУРА
ПИТАТЕЛЕЙ
В системе автоматической загрузки
питатели выполняют функцию подачи
ориентированных штучных предметов
обработки (ПО) в рабочую зону тех­
нологических машин. При этом повы­
шается производительность этих машин
и безопасность обслуживания.
В зависимости от характера движе­
ния рабочих органов питатели под­
разделяют на револьверные, шибер­
ные, грейферные, комбинированные,
промышленные роботы и манипуля­
торы.
Специальные питатели применяют
в массовом и крупносерийном про­
изводствах. Они предназначены для
подачи одного или нескольких (на
сборочных операциях) наименований
ПО. Универсальные питатели (пере­
налаживаемые) применяют в серий­
ном и мелкосерийном производствах
для подачи одной или группы одно­
типных ПО определенного диапазона
размеров. Механизмы \и конструктив­
ные элементы, как и целиком универ­
сальные питатели, поддаются унифи­
кации и стандартизации, что способ­
ствует организации централизованного
их изготовления.
К общим механизмам, применяемым
в питателях, можно отнести: приводы,
передаточные механизмы для передачи
движения от привода к рабочему ор­
гану: шиберу, револьверному диску
через механизм периодического дви­
жения, грейферным линейкам и за­
хвату промышленного робота или ма­
нипулятора и механизмы блокировки,
а также конструктивные элементы для
загрузки питателя, фиксации и уда­
ления ПО.
Источником движения (приводом)
может служить вал или ползун (шпин­
дель) технологической машины или
электро-, гидро-, пневмодвигатели.
ПРЕДМЕТОВ
В первом случае исходными для опре­
деления скоростей и ускорений рабо­
чего органа питателя являются за­
коны движения коленчатого вала (вра­
щающегося непрерывно или с оста­
новками) или возвратно-поступатель­
ного прямолинейного движения пол­
зуна пресса. Во втором случае работа
привода может быть задана по зара­
нее рассчитанному или подобранному
закону движения.
Передаточные механизмы, служащие
для передачи движения от привода,
могут изменять направление и закон
движения. Ведущие и ведомые звенья
этих механизмов имеют одно из сле­
дующих движений: непрерывно- или
прерывно-вращательное, возвратно-по­
ступательное или качательное и рас­
полагаться в одной или различных
плоскостях. По конструктивному ис­
полнению механизмы подразделяются
на кривошипные или эксцентриковые;
кулачковые с кулачком дисковым, ци­
линдрическим (байонетным) и плоским
(клиновым); карданные; цепные или
ременные передачи; зубчатые передачи;
реечно-зубчатые или зубчато-реечные
и рычажные многозвенные. В ряде
случаев механизмы изготовляют ком­
бинированными, состоящими из двух
и более перечисленных механизмов.
Кривошипные или эксцентриковые
механизмы преобразовывают непре­
рывное или прерывистое вращатель­
ное движение вала технологической
машины в колебательное движение
двуплечих рычагов или качательное
возвратно-поступательное
движение
рычагов в вертикальной плоскости,
которое, в свою очередь, может в
дальнейшем преобразовываться в воз­
вратно-поступательное прямолинейное
движение ползушки в горизонталь­
ной плоскости. Эти механизмы позво­
ляют осуществлять регулировки при
наладке после изготовления или вслед­
ствие износа контактных поверхно-
К Т ^ Т "
б)
Рис. 1. Байонетный механизм:
пазом во втулке; б
а пазом на штоке: I е=> шток; 2 а роли к; 8 « втулка} в *»
развертка профильного паза; е
снема к расчету паза: I ■ >диск} 2 ** еобачказ 3 •»*
втулка
стей. С иза помощью можно передавать
движения на относительно большие
расстояния.
Механизмы с дисковым кулачком,
профиль которого построен по зара­
нее заданному закону движения, обес­
печивают большую плавность работы.
Недостатком является относительно
быстрый износ контактных поверхно­
стей, особенно при непосредственной
передаче механизмом больших нагру­
зок.
Механизм с цилиндрическим кулач­
ком (байонетный) может иметь два
исполнения: с пазом (пазами) во втулке
(рис. 1, а) и с пазом (пазами) на штоке
(рис. 1, б). Первое исполнение при­
меняют при наличии большой закры­
той высоты пространства, где устанав­
ливается питатель, так как нижнюю
часть его изготовляют большой тол­
щины вследствие длинной втулки. Д ля
второго исполнения необходимо на­
личие отверстия в столе для выхода
штока. Угол 70 поворота втулки
(рис. 1, г) за один рабочий цикл пита­
теля (угловой шаг) определяют по
формуле
То = Т + 7п.
(1)
где 7 — угол поворота рабочего диска,
градусы [см. формулу (22 )]; уи —
угол перебега, равный 5— 10° при
краповом механизме.
Длина (рис. 1, в) развертки профиль­
ного паза втулки (штока), соответ­
ствующая углу у0 поворота,
1В = - ^ ^ * 0 , 0 0 8 7 4 1 > * о ,
(2)
где й — наружный диаметр втулки
(штока), мм.
Рабочий ход штока (рис. 1, б), соот­
ветствующий повороту втулки на угол
?съ
йш = ! д ^ >
(3)
6)
Рис. 2. Схема клинового передаточного механизма:
а — а односторонним клином) б
где рв — угол наклона паза во втулке
(на штоке) относительно вертикальной
оси, градусы (принимают не более
35°).
Байонетный механизм, по существу,
тот же клиновой, но возвратно-по­
ступательное прямолинейное в вер­
тикальной плоскости движение при­
вода он преобразует в колебательное
по дуге окружности движение ведо­
мого звена в горизонтальной плоско­
сти. Он позволяет уменьшить общие
габариты питателя, например револь­
верного, так как его помещают в цен­
тральной части питателя. Недостат­
ком является большой износ контакт­
ных поверхностей (роликов и пазов)
вследствие больших нагрузок, испы­
тываемых при повороте диска. Умень­
шение давления достигается много­
пазовым (шлицевым) соединением што­
ка и втулки.
Механизм с плоским кулачком кли­
новой (рис. 2); он наиболее простой
в изготовлении и эксплуатации. Ме­
ханизм изменяет возвратно-поступа­
тельное прямолинейное движение при­
вода в вертикальной плоскости в ана­
логичное движение ведомого звена
в горизонтальной плоскости. Угол
наклона клина к вертикальной пло­
скости обычно выбирают в пределах
угла давления 30—40° и, как исключе­
ние, 45°. Одним из недостатков этого
механизма является малая величина
перемещения ведомого звена, она мень­
ше или равна величине перемещения
привода. Д ля увеличения этого пере­
мещения дополнительно встраивают
а двусторонним клином
рычажный или реечно-зубчатый ме­
ханизм. Наклонную поверхность кли­
на, как правило, делают прямой, и
поэтому закон движения ведомого зве­
на такой же, как и у привода, но его
можно изменить, сделав наклонную
поверхность кривой, заранее рассчи­
танной по необходимому для плавной
работы ведомого звена закону дви­
жения. При одностороннем клине уста­
навливают пружины для осуществле­
ния, как правило, рабочего хода ве­
домого звена; это исключает поломки
при заедании механизма, но выход из
строя пружины (поломка, потеря упру­
гих свойств) вызывает отказы в ра­
боте питателя. Двусторонний клин
устраняет этот недостаток, но при
этом требуется блокировка для оста­
новки машины при заедании пита­
теля.
Регулируемый по длине клин позво­
ляет легче осуществлять наладку пи­
тателя после изготовления и восста­
навливать первоначальное взаимное
расположение контактных поверхно­
стей после их износа. Передача дви­
жения ведомому звену через ролин
значительно уменьшает передаваемые
усилия и тем самым повышает изно­
состойкость контактных поверхностей.
Вертикальный код, мм, клина 1
(рис. 2 , а) при Г2 = г
=
(4)
где 5 Ш — ход шибера 4 ползушки 3,
мм; Р — угол клина, градусы; Г| —
радиус ролика 2 , мм; г — радиус скругдения переходов клина, мм.
Разность высоты расположения осей
роликов, мм, (рис. 2 , б)
А = (2гх + В)
,
(5)
где В — ширина клина, мм.
Карданный механизм как самостоя­
тельный применяют редко, в основном
в сочетании с закрытой или открытой
зубчатой передачей.
Механизмы с цепной или ременной
передачей применяют при приводе от
вала машины. Поскольку длина цепи
или ремня относительно большая и
в процессе работы они вытягиваются,
то стабильной точностью они не об­
ладают. Кроме того, поскольку диа­
метры шкивов небольшие, то долго­
вечность ремней мала, так как напря­
жения в ремне возрастают с уменьше­
нием диаметра шкива, особенно ве­
дущего.
Закрытую или открытую зубчатую
передачу применяют при приводе от
вала машины или от индивидуального
для уменьшения числа оборотов или
изменения направления движения.
Реечно-зубчатый механизм (рис. 3)
повторяет закон движения привода и
позволяет
возвратно-поступательное
прямолинейное движение преобразо­
вать с помощью обгонной муфты или
краповика в прерывистое по дуге ок­
ружности. Ход рейки 3 за один цикл
работы питателя определяют в зави­
симости от величины угла ур поворота
зубчатого колеса 2 . Точка А за один
код перемещается в точку А ' по дели­
тельной окружности колеса и в точку
А ” по делительной линии рейки. Длина
диска. Зубчатую передачу следует
рассчитывать из предварительно при­
нятого числа зубьев г' и конструктивно
выбранного диаметра делительной ок­
ружности колеса.
Механизм блокировки фиксирует от­
клонения от нормальной работы меха­
низмов и конструктивных элементов
питателя с последующим отключением
муфты сцепления машины, не допу­
ская нового цикла работы, включает
тормоз для остановки ползуна пресса
во время кода его вниз, предотвращает
поломку и некачественное изготовле­
ние ПО. Отклонения от нормальной
работы или выход из строя механизмов
и конструктивных элементов отра­
жаются на точности поворота диска,
кода шибера и грейферных линеек,
поэтому механизм, как правило, имеет
контакт непосредственно с рабочим
органом питателя, ПО или с элемен­
тами, соприкасающимися с ними (фик­
саторами, ловителями, собачками и
др-)Механизмы блокировки по конструк­
тивному исполнению делят на кон­
тактные — механические, электроконтактные, пневматические и бесконтакт­
ные — оптические и механизмы с при­
менением радиоактивных датчиков. Ме­
ханические и пневматические меха­
низмы воздействуют на муфту включе­
ния машины, кроме того, механические
могут предотвращать поломки при
дуги /д, мм (АА ') равна отрезку А А * —
коду рейки 5 р, мм, определяемому по
формуле
5 Р = 1д = ^ ,
(6 )
где
— диаметр делительной окруж­
ности зубчатого колеса, мм; г' — число
зубьев колеса.
Угол поворота
7р = 360/г'.
(7)
Число зубьев колеса принимают
равным числу гнезд револьверного
Рис. 3. Схема реечно-зубчатого меха­
низма:
1 — рабочий
3
рейка
ДИСК)
2 « вубчатое колесо}
соприкосновении захватных элементов
лимитируется жесткостью последнего,
питателей с рабочим инструментом,
поскольку отсекающая часть должна
освобождая пространство над послед­
быть толщиной 0,7—0,9 толщины ПО.
ним в держателе инструмента для
При наличии специального отсекателя
утапливания, при этом ползун пресса
или механизма поштучной выдачи ми­
или шпиндель продолжает свое дви­
нимальная толщина подаваемых ПО
жение. Этот метод блокировки необ­
может ограничиваться только плот­
ходим при механической муфте сцеп­
ностью прилегания захватных эле­
ления, когда при движении ползуна
ментов к поверхности, по которой
транспортируются ПО. При загрузке
вниз остановить его нельзя.
Электроконтактные механизмы через
через магазин работа может проходить
конечные выключатели отключают
и в автоматическом режиме.
электродвигатель или муфту сцепле­
Наиболее производительной являет­
ся загрузка бункерным загрузочным
ния, включая при этом тормозную
систему.
устройством (БЗУ). Их применение
ограничивают сложность ориентации,
Оптические механизмы и механизмы
способ поступления ПО непосредствен­
с радиоактивными датчиками могут
быть успешно применены для бескон­
но в захватные элементы и конструк­
тактного контроля наличия и правиль­ ция механизмов питателя.
Также производительной является
ной ориентации ПО на рабочей и про­
загрузка питателя непосредственно из
межуточных позициях.
Д ля предотвращения обратного хода
вырубного штампа, поскольку в дан­
ном случае отпадает необходимость
рабочего диска устанавливают под­
пружиненные собачки, упирающиеся
в устройствах для загрузки штучных
ПО. Кроме того, этим видом загрузки
в выступы диска, пилоны, входящие
в специальные для них отверстия, и
можно пользоваться практически для
ПО любой конфигурации и толщины
тормозные колодки.
Загрузка питателя может осуще­ без дополнительной переориентации.
Вопрос о применении того или иного
ствляться вручную или механически.
способа загрузки в каждом конкрет­
При загрузке вручную ПО укладывают
ном случае решается в зависимости от
непосредственно в гнезда диска или
его возможностей, местных условий и
в захватный элемент шибера или через
магазин. Механическая загрузка осу­ экономической целесообразности.
ществляется
бункерно-загрузочным
Фиксация ПО служит для ориента­
ции ПО относительно рабочего ин­
устройством или непосредственно из
струмента. Предварительная фиксация
вырубного штампа, составляющего с
осуществляется в захватных элемен­
питателем одно целое.
тах, а окончательная возможна там же
В зависимости от сложности конфи­
или непосредственно рабочим инстру­
гурации ПО и их размеров оператор
ментом. В случае окончательной фикса­
может успеть уложить в гнезда диска
ции в захватных элементах последние
30—50 шт. в минуту. Технологическая
операция обычно проходит на одиноч­ должны быть изготовлены с большой
точностью как по контуру ПО, так и
ных ходах прессов и, реже, в автома­
по расположению относительно рабо­
тическом режиме, когда рабочий цикл
чих частей инструмента и должны
обработки позволяет оператору успе­
быть термически обработаны. Кон­
вать укладывать ПО. Производитель­
струкция удешевляется при исполь­
ность ручной загрузки может быть
зовании вставных трафаретов: постоповышена благодаря расширению зоны
загрузки, т. е. укладку можно осу­ у янных в специальных питателях и
ществлять одновременно в несколько Усменных в переналаживаемых. Наи­
лучшие результаты по ориентации
гнезд диска.
ПО достигаются при фиксации их на
Более производительной и безопас­
рабочей позиции, либо непосредствен­
ной является загрузка через магазин,
но рабочим инструментом, либо фикса­
в который вручную укладывают не
торами, установленными в верхней
поддающиеся бункеризации ПО. Ми­
или нижней части рабочего инстру­
нимальная толщина ПО, отсекаемого
мента. Конструктивное исполнение
из магазина рабочим органом питателя,
фиксаторов должно быть таким, чтобы
они не препятствовали движению ра­
бочего органа питателя. Фиксация
ПО в зависимости от требуемой точ­
ности и соблюдения единства баз
может проводиться по наружному или
внутреннему контуру (поверхностям)
или по имеющимся отверстиям.
Удаление ПО проводится на рабочей
или разгрузочной позиции. В зави­
симости от технологической операции,
конфигурации ПО и конструкции за­
хватного элемента рабочего органа
питателя удаление ПО может осуще­
ствляться напровал, выталкивателем,
сбрасывателем, струей сжатого воз­
духа. Сохранить ориентацию можно
при удалении напровал или специаль­
ным устройством.
2. РЕВОЛЬВЕРНЫЕ ПИТАТЕЛИ
Револьверные питатели наиболее эф­
фективно используют при выполнении
на одной операции двух и более пере­
ходов для подачи плоских ПО толщи­
ной св. 0,5 мм и объемных диаметром
до 60 мм. Исходными технологическими
данными, определяющими конструк­
цию питателя, являются: характери­
стика ПО — конфигурация, размеры,
точность изготовления, серийность вы­
пуска, вид технологической операции
и переходов; характеристика техноло­
гической машины — число ходов или
оборотов в минуту, закрытая высота
(между ползуном или шпинделем и
столом), величина хода ползуна или
шпинделя; действительная произво­
дительность (необходимая), равная
числу ПО, которые обрабатываются
в единицу времени при реальных усло­
виях эксплуатации.
В общем виде револьверные пита­
тели состоят из привода, механизмов
периодического движения, торможения
и фиксации диска, блокировки и кон­
структивных элементов для загрузки
питателя, фиксации ПО и удаления
готовых ПО. В зависимости от вида
технологической операции и перехо­
дов, точности изготовления ПО, кон­
струкции привода и механизма перио­
дического движения можно обойтись
без механизмов передаточного, фикса­
ции, торможения и блокировки. Их
функции зачастую совмещают остав­
шиеся механизмы и конструктивные
элементы.
Основным требованием, предъявляе­
мым к приводу, механизмам переда­
точному, периодического движения и
торможения диска, является выполне­
ние заданных законов движения, обес­
печивающих плавность поворота диска,
отсутствие скачков угловой скорости
и пиков кривой угловых ускорений,
приводящих к ударам и значительному
увеличению усилий, действующих^ на
механизмы, а следовательно, быстрому
износу и потере точности в работе.
Механизм периодического движения
диска поворачивает рабочий диск на
определенный угол в зависимости от
числа гнезд в нем с последующим
выстоем на период, необходимый
для выполнения технологической опе­
рации, входа и выхода инструмента,
загрузки и разгрузки питателя. Кон­
струкция этого механизма определяет
точность работы всего питателя и на­
личие механизмов фиксации, тормо­
жения и блокировки. Ведущее звено
имеет одно из следующих видов дви­
жения: непрерывно или прерывисто
вращательное и колебательное по дуге
окружности. Число ведущих звеньев
может быть одно, два и более.
Периодическое движение рабочего
диска осуществляет один из следую­
щих механизмов: мальтийский, кулач­
ковый получервячный, фрикционный,
шарнирно-зубчатый, с обгонной муфтой
и храповой.
Мальтийский механизм обеспечивает
точный поворот и надежную фикса­
цию, плавность поворота диска при
входе поводка в паз под прямым углом.
Этот механизм компактен. Конструк­
ция его относительно проста, имеет
высокий КПД. Недостатками являют­
ся: большой угол поворота поводка
ведущего звена, особенно при большом
числе пазов креста; относительно боль­
шая трудоемкость изготовления; в от­
дельных случаях требуется примене­
ние фиксаторов. При определенном
числе пазов креста уменьшение угла
поворота возможно лишь у механиз­
мов с ударным зацеплением.
Кулачковый получервячный меха­
низм (рис. 4) совмещает поворот рабо­
чего диска получервяком с последую­
щей фиксацией его полудиском-фикса-
низма
тором, входящим в фиксирующий паз.
Поэтому на нормальную работу устрой­
ства влияет качество изготовления
червяка и зубьев с пазами колеса или
рабочего диска. Механизм обеспечи­
вает большую точность и плавность
поворота, но не допускает большого
угла поворота, так как увеличение
шага червяка влечет за собой увеличе­
ние нагрузок на контактные поверх­
ности и, следовательно, большой их
износ. Д ля обеспечения периодиче­
ского движения шаг витка червяка,
мм,
= 2 ?к,
(8)
где /к — шаг червячного *колеса, мм.
Число заходов получервяка следует
принимать равным двум, а получервян
изготовлять с одним витком. Число
зубьев червячного колеса следует при­
нимать равным числу гнезд рабочего
диска. Наружный диаметр колеса вы­
бирают предварительно конструктив­
но. При нарезке зубьев на диске на­
ружный его диаметр должен равняться
наружному диаметру червячного ко­
леса. Червячную передачу следует
рассчитывать, исходя из предваритель­
но принятого числа зубьев и конструк­
тивно выбранного диаметра колеса.
Фрикционный механизм применяют
в ленточном и колодочном исполнении.
Быстрый износ трущихся поверхностей
не позволяет применять его широко.
Шарнирно-зубчатый
механизм
(рис. 5) имеет относительно малые
габаритные размеры и инерционность,
работает без пружинного замыкания.
Динамические свойства хорошие, так
как в конце его поворота не только
скорость, но и ускорение плавно
уменьшаются до нуля. Этот механизм
не имеет разрыва кинематической цепи
и состоит из четырехзвенника ОАВС,
в шарнирах Л, В и С которого уста­
новлены последовательно зацепляю­
щиеся между собой зубчатые колеса 1,
2 и 3. Ведомое колесо 5, жестко скреп­
ленное с рабочим диском, совершает
периодическое вращение, имея заранее
заданный период выстоя. Зубчатое
колесо 1 жестко закреплено относитель­
но ведущего кривошипа 4 и выпол­
няет роль толкателя, ролик 6 которого
взаимодействует с пазом кулачка (ко­
пира). Это позволяет зубчатому ко­
лесу 1 совершать дополнительное кор­
ректировочное движение по закону,
заложенному при проектировании ку­
лачка.
На участке, где необходимо устра­
нять обратный поворот, это зубчатое
колесо будет поворачиваться относи­
тельно кривошипа, а на остальной
части поворота профиль кулачка будет
очерчиваться по дуге окружности с
центром в точке О и относительное
движение этих двух звеньев будет
отсутствовать. Динамические нагрузки
от масс, связанных с рабочим диском,
в момент остановки его и при трогании
с места равны нулю, что позволяет
в отдельных случаях отказаться от
тормоза и фиксатора. При изменении
длины ведущего кривошипа 4 или
стойки 5 коэффициент выстоя Я может
быть увеличен, но при этом прибли­
женный выстой рабочего диска сопро­
вождается обратным поворотом, кото­
рый может привести к поломке фикса­
торов или инструмента. Это делает
необходимым применение способов ус-
Рис. 5. Схема шарнирно-зубчатого ме­
ханизма
транения или компенсации обратного
поворота. Коэффициент выстоя
I
—
Фв
~ зб о °— ^рв ?
где 10 — время выстоя, мин;
время цикла, мин; срв — угол
стоя, градусы.
/о\
—
вы­
Механизм с обгонной муфтой из-за
сложности изготовления применяют
редко, однако включение и выключе­
ние у него по сравнению с храповым
механизмом более плавное.
Храповой механизм явля)ется наибо­
лее
распространенным^ поскольку
прост в изготовлении: У него нет
жесткой связи мевду ведущим зве­
ном — собачкой и ведомым — свобод­
но сидящим на оси храповым колесом,
поэтому при остановке собачки рабо­
чий диск продолжает вращение по
инерции. Это явление вызывает не­
обходимость установки постоянно дей­
ствующих тормозов и фиксаторов.
В механизмах с двумя и более собач­
ками уменьшаются нагрузки в местах
контакта собачки с храповым колесом,
а следовательно, повышается их из­
носостойкость. Внутреннее зацепление
уменьшает габариты питателя, но уве­
личивает нагрузки на собачки, тан
как с уменьшением радиуса действия
собачек увеличивается усилие пово­
рота. В случае, если рабочий диск
является и храповым колесом, в ме­
стах контакта с собачкой необходимо
устанавливать вставки повышенной из­
носостойкости. Размеры основных эле­
ментов храпового механизма (рис. 6)
определяют по приведенным ниже фор­
мулам. Ход ползушки, мм,
«5 = 5у 4* 5д,
( 10)
где 5 У — ход ползушки, соответству­
ющий повороту на угол у, мм; 5 П —
перебег ползушки, мм, принимаемый
равным (0,034-0,05) 8 У.
Перебег ползушки должен обеспе­
чивать свободный вход собачки во
впадину храпового колеса.
Ход ползушки
5„ = 2 # 081п - | - ,
3 П/р И. А. Клуоова
(11)
где Яо — расстояние от точки каса­
ния собачки с диском до центра, мм:
* о жО ,2Б(Я н + 0 в ).
О2)
Здесь Я н — наружный диаметр, мм
й в — диаметр впадин, мм;
Л в = Лн - ( 0,2 ч - 0 ,2 5 )4 »
(13)
где с(г — диаметр гнезда, мм.
Расстояние между осями диска и
собачки, мм,
А = (0,55-0,60) Я н.
О*)
Рабочие диски транспортируют ПО
от места загрузки через рабочую зону
до их удаления. Конструктивное их
исполнение зависит от многих факто­
ров, как технологических, так и кон­
структивных, связанных с общей ком­
поновкой питателя. Диски должны
быть жесткими, сохраняющими в ра­
боте первоначальные размеры и в то же
время максимально облегченными для
уменьшения инерционных масс. Ста­
ционарные диски обеспечивают боль­
шую точность транспортирования и
совпадения с фиксирующими элемен­
тами, чем сменные. Стационарные
диски могут быть специальными, пред­
назначенными для одного ПО, и со
сменными трафаретами или рабочими
частями инструмента, устанавливае­
мыми в универсальных переналажи­
ваемых питателях. Как правило, по
вертикальной оси рабочие диски не
перемещаются, но в отдельных слу­
чаях для выполнения рихтовочных,
формовочных и вытяжных операций
они могут иметь такое перемещение.
ПО. При предварительной фиксации
ПО в гнезде диаметр его
4 = (1,01 -г- 1,005) 4 -
(16)
При окончательной фиксации вели­
чина одностороннего зазора должна
быть не более половины допуска на
фиксируемый размер ПО.
Ширину перемычки
по окружно­
сти центров гнезд принимают:
для круглы® ПО
^1К = (0 ,1 -т-0 ,3 )4 *
Рис. 7.
диска
Расчетная
схема
рабочего
Диаметр окружности центров гнезд
(рис. 7)
I
= (0,4 -г- 0,5) 4 *
№
Окружная скорость рабочего дибна
V=
О а = йЛ ± Ь . ,
(17)
ДЛЯ прямоугольный ПО
^ 800
1000 ии/о,
(19)
(15)
^ - т
где с1г — диаметр гнезда, мм;
—
ширина перемычки между гнездами
по окружности центров гнезд, мм;
7 — угол поворота ва один цикл,
градусы.
Ширина перемычки между гнездом
и наружной (торцовой) поверхностью
Ь2 обычно равна
Размеры гнезда определяются но­
минальными размерами и допусками
где п — число ходов ползуна пресса,
код/мин; г — число гнезд.
Толщину рабочего диска устанав­
ливают в зависимости от способа за­
грузки, жесткости, необходимой при
выполнении им своих функций и тол­
щины ПО. При загрузке вручную или
БЗУ с механизмом поштучной вы­
дачи
5д =
(3
-т-
5)
5д,
где 5Д — толщина диска,
толщина ПО, мм;
1. Число гнезд в диске в зависимости от отношения Х)НЛ?3
(20)
мм; % —
2 . Параметры револьверных питателей
Механиэм
периодического
давления
Мальтийский
Получервячный
Фрикционный
С обгонной муфтой
Шарнирно-зубчатый
Храповой
»
Наибольшие
размеры гнезд
(размеры подавае­
мых ПО), мм
60
20
40
40
60
40
60
100
при загрузке из магазина и отсека­
нии из него
5д = (0,8 ч - 0,9) 53 .
Угол поворота диска
(21)
V = 360°/2.
(22 )
Первоначально наружный диаметр
диска и число гнезд в зависимости
от размеров подаваемых ПО можно
принять по данным табл. 1. Оконча­
тельно эти величины уточняют после
определения всех размеров рабочего
диска.
В массовом производстве для по­
вышения производительности и уве­
личения выпуска продукции с единицы
оборудования гнезда в дисках могут
быть расположены в два ряда. Помимо
транспортных функций диск, осна­
щенный нижней частью штампа, вы­
полняет функции рабочего инструмен­
та. В первом случае, как правило,
гнезда делают закрытыми, но иногда
для улучшения условий загрузки и
разгрузки их делают открытыми в сто­
рону наружной окружности диска.
Некоторые параметры револьверных
питателей в зависимости от вида ме­
ханизмов периодического движения
указаны в табл. 2 .
Механизмы торможения предотвра­
щают поворот рабочего диска по инер­
ции. В механизмах должно быть пред­
усмотрено регулирование необходи­
мого тормозного момента.
Колодочный тормоз применяют двух
видов: 1) подпружиненные колодки,
тормозящие по торцовой поверхности
Допустимое
число ходов
пресса в минуту
40—60
40—60
20—40
40—60
105— 170
40—60
30—40
25—30
Точность позици­
онирования диска
по окружности цен­
тров его гнезд, мм
0,2—0,4
0 , 1—0,2
0,2—0,4
0,2—0,4
0,05—0,1
0,2—0,4
0,2—0,5
0 ,2 - 0,6
рабочего диска; 2) специальные ко­
лодочные
тормоза,
охватывающие
ступицу, на которой закреплен диск.
В первом случае при наличии пазов
на диске накладки тормоза быстро
изнашиваются и поэтому требуется
постоянное за ними наблюдение.
Дисковый тормоз, действующий на
верхнюю плоскость диска в его цен­
тральной части, является самым рас­
пространенным
благодаря
своей
компактности и доступности регулиро­
вания.
Ленточный тормоз обычно устанав­
ливают на вращающуюся ступицу, на
которой закреплен рабочий диск.
В случае малого тормозного момента
торможение
можно
осуществлять
подпружиненными ведущими собач­
ками или фиксаторами.
Механизмы фиксации предназначены
для установки с требуемой точностью
очередного гнезда с ПО над (под)
рабочим инструментом. Эти меха­
низмы должны как можно дольше
сохранять первоначальную точность
и жесткость, зависящие в основном
от длительности скольжения фиксиру­
ющих и направляющих поверхностей,
материала и термообработки фиксато­
ров и сопряженных деталей, величины
давлений, действующих на контакт­
ные поверхности, а также от ударов,
возникающих в случаях, когда угловая
скорость в момент фиксации не равна
нулю.
Система фиксации может быть оди­
нарная, когда фиксация осуществляет­
ся одним фиксирующим элементом,
и двойная — двумя фиксирующими
элементами. Последняя обеспечивает
более точную установку рабочего диска
и является более износостойкой. Эле­
менты
предварительной фиксации,
воспринимающие основные нагрузки,
особенно при наличии ударов, по­
вышают износостойкость основных
фиксаторов. Давление, воспринима­
емое
контактными
поверхностями
фиксаторов, в значительной степени
зависит от ин формы и размеров.
Давление при поверхностном контакте
меньше, чем при линейном. Форма
поверхностей и направление переме­
щения фиксаторов определяют воз­
можности выбора первоначального
вазора между фиксирующими элемен­
тами и компенсацию износа. Плоские
фиксирующие поверхности являются
наиболее износостойкими. Поверх­
ности в виде одностороннего клина
дают возможность частично компенси­
ровать зазоры, образующиеся при из­
нашивании.
Фиксаторы, имеющие цилиндри­
ческую
поверхность,
подвержены
сильному износу и для точной фикса­
ции мало пригодны. При их замене
необходимо заново проверить положе­
ние гнезд относительно рабочего ин­
струмента. Фиксаторы с коническими
поверхностями имеют те же недо­
статки, но допускают подрегулировку
при износе. Износостойкость этих двух
видов фиксаторов может быть повы­
шена увеличением их диаметров, что
не всегда возможно.
Характер движения и направление
действия фиксаторов зависят
от
принятой общей схемы фиксации, ком­
поновки питателя и вида механизмов
ввода и вывода фиксаторов. Выбор
принципиальной схемы механизмов
ввода и вывода фиксаторов опреде­
ляется допустимым временем фикса­
ции и величиной усилия фиксации.
Усилия, необходимые для ввода и вы­
вода, могут оказывать значительное
влияние на износ направляющих, по­
этому при проектировании следует
учитывать расположение фиксаторов
относительно
направляющих
для
механизмов ввода и вывода. Наиболь­
шее распространение получил ввод
фиксаторов пружиной как наиболее
простой и быстродействующий. Но
пружины вызывают усталостные явле­
ния на фиксирующих поверхностях
вследствие ударов при фиксации, а при
выводе преодоление сопротивления
пружины иногда вызывает износ на­
правляющих рз-за возможных пере­
косов.
Место крепления фиксаторов опре­
деляется конструкцией механизмов
ввода и выводй. Механизмы фиксации
не применяют 1в случаях, когда в ме­
ханизме периодического движения
диска имеются элементы для выполне­
ния этой функции (например, получервячный, мальтийский) и когда
рабочий инструмент перед выполне­
нием операции точно фиксирует ПО.
3. ШИБЕРНЫЕ ПИТАТЕЛИ
Шиберные питатели применяют для
перемещения ПО от места загрузки
к рабочей зоне обработки в направле­
нии, совпадающем с направлением
движения шибера. При несовпадении
этих направлений их применяют вме­
сте с другими питателями.
Шиберные питатели
используют
для плоских ПО толщиной свыше
0,3 мм, размером в направлении пере­
мещения до 150 мм, а также полых
цилиндрических или прямоугольных
ПО высотой до 100 мм. В последнем
случае на пути перемещения шибера
необходимо устанавливать направля­
ющие планки толщиной не менее поло­
вины высоты перемещаемых ПО, та­
кого ж е размера должен быть и шибер.
В этих питателях, как правило,
ведомое звено передаточного механизма
является ведущим для шибера. Бай­
онетный
передаточный
механизм
можно применять при маятниковом
перемещении шибера. Иногда при ин­
дивидуальном приводе шибер соеди­
няют непосредственно со штоком пневмо- или гидродвигателя.
Захватными
элементами
шибера
могут быть открытые или закрытые
трафареты,
конструктивное / испол­
нение которых зависит от толщины ПО
и их конфигурации, точности и ско­
рости подачи, вида технологической
операции и способа удаления из рабо­
чей зоны. Закрытые трафареты при­
меняют редко, так как в этом случае
требуется
дополнительное
время
для выстоя на период входа и выхода
рабочего инструмента. При открытых
трафаретах имеется опасность отрыва
ПО от шибера в начале движения и при
остановке в конце рабочего хода, что
снижает точность подачи и ухудшает
условия ориентации. Д ля исключе­
ния этого явления необходимо уста­
навливать рациональный закон дви­
жения, т. е. чтобы в начале движения
шибер имел наименьшую скорость и
плавное
интенсивное
нарастание
скорости
после
соприкосновения
с ПО, т. е. имел бы наибольшую
величину положительного ускорения.
Это позволит сократить разницу ме­
жду скоростями шибера и ПО в мо­
мент, когда шибер догонит отскочив­
ший от него ПО. Следовательно, шибер
должен двигаться в период выбега
с ускорением, не превышающим по
абсолютной величине ускорение, с ко­
торым перемещается по инерции ПО,
а длина пути выбега 5 В шибера не
должна быть меньше длины пути
торможения ПО 5 т ,т . е. условия дви­
жения ПО в период торможения будут
следующими II]:
(23)
(24)
гДе яв шах — максимальное ускорение
движения шибера в период выбега*
ц — коэффициент трения.
Как следует из этих формул, наи­
большее влияние на длину пути тор­
можения ПО оказывает максимальная
скорость перемещения шибера ат шах,
Следовательно, необходимо выбирать
законы движения, которые бы обеспе­
чили минимальное значение этого пара­
метра. Кроме того, увеличение произ­
водительности
питателя
наряду
с построением рациональной цикло­
граммы его работы и уменьшением
периода
холостого
перемещения
захватного органа может быть до­
стигнуто и путем увеличения периода
рабочего перемещения. Последнее мо­
жет быть достигнуто уменьшением пе­
риода разбега, так как уменьшение
периода выбега нежелательно ввиду
существенного его влияния на точ­
ность положения ПО перед рабочей
позицией.
Таким образом, критериями для
выбора рационального закона дви­
жения шибера являются: минимальное
значение
величины
максимальной
скорости шибера; наибольшая вели­
чина его положительного ускорения;
наименьшая величина его отрицатель­
ного ускорения; плавное изменение
скоростей и ускорений; нулевое зна­
чение скоростей и ускорений на гра­
ницах интервала рабочего перемеще­
ния.
Исходя из указанных критериев,
можно сделать вывод о том, что закон
движения шибера должен быть не
симметричным, а со смещенным к на­
чалу координат центром тяжести гра­
фика изменения скоростей. Коэффи­
циент асимметрии закона движения
п2
(25)
к а --- *
2И 5 Р ’
где 5 р — путь разбега, мм.
Коэффициент асимметрии с учетом
геометрических
размеров
кулачка
привода питателя обычно принимают
&а « 3 I I ] . На основании анализа
известных законов движения и с учетом
перечисленных требований в качестве
рационального движения может быть
принят закон с модифицированной
трапецеидальной кривой ускорения,
образованной
сочетанием
кривых
постоянного и синусоидального изме­
нения ускорения. С учетом принятой
величины коэффициента асимметрии
относительная продолжительность пе­
риода разбега
их =
« 0,25,
(26)
где ?р — период разбега; ?н — интервал
рабочего перемещения.
Относительная продолжительность
движения по закону синусоидального
изменения ускорения внутри периодов
разбега Ъг и выбега Ь2 будет
'■0,25,
(27)
где ^ и / 2 — периоды движения по
закону синусоидального изменения
ускорения; /в — период выбега.
Скорости и ускорения шибера, обес­
печивающие получение большой точ­
ности подачи ПО на рабочую позицию,
для участка I I I при значении
текущего времени 0,1875 /н ^
^
< 0,25/н:
5 = 5 Н [ 0 ,1 4 9 + 1’112(<- ° ’1875<н ) . _
- 0 ,0 1 5 51п 4я (2<- 0’25^ 1 ;
*н
^
V в
(34)
— М. X
*н
X [1,612—0,388 соя4" (2*
0 ,^ 2 ] ;
(35)
4я {21 — 0,25<н) .
9,7465н
'I
представлены
графиками
(рис. 8).
Уравнения для определения переме­
щений, скоростей и ускорений за
период разбега имеют вид:
для участка / (см. рис. 8 ) при значе­
нии текущего времени 0
0,0625/н:
0,388*
ЛЛ 1С • 8 я / \ .
-0 ,0 1 5 8111— 1:
< н /’
(28)
8 л:А .
0,3885н
( > - 008 Т ^ ’
9,7465н . 8 л / ,
: ~ 7 Г 8Ш 1 Г ;
9,7465н
а р шах :
(29)
°шах —
(30)
(31)
и
(37)
’
для участка IV, при аначении теку­
щего времени 0,25<н ^
^ 0,4375 (в :
I — 0,25/н
; = 5 Н [ 0 ,2 5 + 1,61
+
+ 0,046 з1п
2,67я ( ( — 0,25<н)
(в
0 = _^ ' [ 1,61 +
+ 0,388 соз -
2,67я (I — 0,25?н) ^ .
и
(39)
а= •
,81П 2,67я (I — 0,25/н) ,.
3,255н
Ч
(40)
3 ,255 н .
№
5 = 5 Н [0,009+ 0,388 (*~~°>0625 *н) +
I
*н
(41)
для участка V, при значении теку­
щего времени 0,4375 /н ^
^ 0,8125/н:
(М,
—
( 0.388+9,746
25н .
(38)
:
*1
’
где 5 — текущее перемещение шибера,
мм; 5 Н— величина всего перемещения
шибера (ход шибера), мм; V — текущая
скорость, мм/с; а — текущее ускоре­
ние, мм/с2;
для участка II при значении теку­
щего времени 0,0625/н < I < 0,1875/н:
+ 4,873 « - « д а а . П ;
(36)
;
1,625
0,599+1,61■ ^ — 0 ,4 3 7 5 ^
(I — 0,4374/н)а 1 .
*в
(42)
о = 4 3- (1 ,6 1 - 3 ,2 5 (, - ° ' * 3251я ) .
(43)
(44)
а = ав Шах у
для участка V I, при значении теку­
щего времени I — 0,8125/н = /н:
5 = 5 Н [ 0,927 + 0,388 <~ ° ; 8125 +
2,67я (2{ — 1,25<н) ] .
+ 0,046 з!п
]*
(45)
о = 0,388
X
*н
1 + сое
X
2,67я (2< — 1,25<н) 1 .
]*
(46)
3,253н . 2,67л; (21 — 1,25/н)
а — -------тт;— 31п------------ ---------------.
{н
гн
(47)
При подаче ПО с прижатием его
к плоскости, по которой он переме­
щается, характер закона движения
шибера
оказывает
незначительное
влияние на точность подачи ПО.
Рекомендации по выбору приводов,
передаточных механизмов и компоно­
вок шибер ныя питателей представ­
лены в табл. 3 и 4.
Подача ПО шибером может осуще­
ствляться тремя способами: поштучно
(рис. 9, а)у дорожкой (рис. 9, б) и сту­
пенчато (каскадом) (рис. 9, б). Рабочий
ход 5 Ш шибера определяют в зависи­
мости от размера ПО в направлении
подачи I и способа перемещения:
при подаче поштучно
*$ш = I + 5 П + Ь\
(48)
при подаче дорожкой и ступенчато
= / + г + «5П,
(49)
где 5 П — перебег шибера, устанавли­
ваемый конструктивно; Ь — рассто­
яние от магазина до рабочей зоны;
г — зазор, равный 3—5 мм.
Расчетное
усилие,
необходимое
для продвижения шибера при отсека­
нии ПО ив магазина (рис. 10):
= 2 РцСг2у + Сгш •
где 0* — усилие перемещения ПО из
магазина; (?2 — динамическое уси­
лие, возникающее при разгоне шибера;
Р — коэффициент запаса, учитыва­
ющий возможное сцепление, обычно
Рис. 9. Схемы способов подачи ПО:
1 — шибер; 2
(50)
ПОа 8 •— магазин
Схемы
возможных
компоновок питателей
Продолжение табл.
Продолжение табл.
ьоо
№
V ев
2 2.т>
Н
И
н
о
я
V
О
О))
р.
к
«
к
к
к
8
X
л
ч
СО
>>
4
5
И
К
К
X
к
к
*о ^
V эЯ
Е Я
*ред — передаточное число редуктора.
4. Приводы и передаточные механизмы в зависимости
от размеров ПО и числа ходов ползуна пресса
Привод
Механический от тех­
нологической машины
Индивидуальный:
пневматический
гидравлический
Передаточный
механизм
Наибольший
ход шибера,
мм
Наибольший
размер ПО,
мм
Число ходов
ползуна
пресса
в минуту
Клиновой,
рычажный
63
63
17
60
170
105— 120
160
160
40
150
45—70
30—50
630
630
Св. 100
Св. 100
80— 120
До 35
Зубчато-рееч­
ный или рееч­
но-зубчатый
5. Комплексы однокривошипных прессов, оснащенных
шиберными питателями
Модель
КД2122Е.01
КД2124Е.01
КД2126Д.01
КД2128Б.01
Усилие
пресса, кН
Шаг подачи, мм,
не более
Размер ПО, мм,
не более
Габаритные
размеры
в плане, мм
160
250
400
630
100
100
90
90
240
240
1750Х 1085
1930X1140
2400X 1600
2700X 1690
250
250
принимают (3 = 1,5—2,0; Т — сила
трения, развиваемая при движении ПО
во время выталкивания из магазина;
Сш — сила тяжести шибера и жестко
связанных с ним деталей; а — ускоре­
ние, развиваемое в период разгона
и определяемое приводом; § — уско­
рение силы тяжести; ц — коэффи-
Рис. И . Схема шиберного питателя:
Рис. 10. Схема шиберного питателя
с загрузкой из магазина:
а — угол наклона магазина
1 — клапан трехходовой; 2 *— шибер; 3 —
пневматический цилиндр; 4 — поршень
цилиндра; б — шток с рейкой; 6 — 8 —
вубчатые колеса; 9 — подвижная рейка;
10 — каретка; 11 — упор; 12 — пружина
собачки; 18 — распределитель воздуха;
14 — державка собачки; 15 — собачка;
16 — регулятор потока
циент трения скольжения, равный для
стали по стали со слабой смазкой;
[д, = 0,12-г-0,15; о ^ — нормальная
составляющая от сил тяжести ПО,
находящихся в магазине.
Питатель с индивидуальным пневмо­
приводом (рис. 11) позволяет увеличи­
вать ход шибера по сравнению с ходом
ползуна пресса и поршня привода
более чем в 2 раза благодаря наличию
редуктора с зубчатой передачей. Пи­
татель вмонтирован в комбинирован­
ный штамп. Вырубленная заготовка
проталкивается через матрицу
и
попадает на загрузочную позицию пи­
тателя, откуда перемещается на сле­
дующий переход штампа, где произ­
водится вытяжка.
Данные по комплексам на базе одно­
кривошипных прессов простого дей­
ствия, оснащенных шиберными пита­
телями, представлены в табл. 5.
4. ГРЕЙФЕРНЫЕ ПИТАТЕЛИ
Грейферные питатели применяют
в массовом и крупносерийном, в основ­
ном в штамповочном производстве для
подачи в ориентированном положении
плоских и полых ПО при многопере­
ходной обработке в последовательном
штампе или многопозиционном прессеавтомате и многооперационной обра­
ботке на нескольких в один ряд рас­
положенных технологических маши­
нах. В последнем случае могут быть
использованы машины для различных
видов обработки: штамповки, обра­
ботки резанием, сварки, сборки и др.
Рабочий орган питателя — грейфер­
ные линейки — может осуществлять
движение трех видов: однокоординат­
ное — возвратно-поступательное в од­
ной плоскости; двухкоординатное —
в одной или двух взаимно перпенди­
кулярных плоскостях; трехкоорди­
натное — в трех плоскостях.
При однокоординатном движении
грейферные линейки совершают по­
перечное относительно оси грейфера
движение для захвата ПО и отходов,
а продольное — для перемещения ПО
с позиции на позицию и возвращение
грейфера в исходное положение.
При двухкоординатном движении
вертикальный подъем линеек осу­
ществляется для съема ПО с рабочих
и холостых позиций и укладки их
на следующие позиции, а продольное
движение — для перемещения ПО
и возвращения линеек в исходное
положение.
При трех координатном движении По­
перечный ход предназначен для зах­
вата ПО и отходов, вертикальный —
для съема ПО с фиксаторов штампов
и с холостых позиций и укладки на
следующие позиции, продольный —
для перемещения с позиции на пози­
цию и возвращения линеек в исходное
положение.
Однокоординатные грейферы ис­
пользуют в основном для перемещения
толстолистовых ПО на операциях про­
бивки, гибки, неглубокой вытяжки,
формовки, в ряде случаев их изго­
товляют переналаживаемыми. При­
вод, как правило, индивидуальный
или от ползуна пресса. Двухкоорди­
натные
горизонтальные
грейферы
наиболее распространены в многопози­
ционных прессах-автоматах, а вер­
тикальные — в линиях обработки
крупных ПО. Трехкоординатные грей­
феры наиболее универсальные, но
массы их движущихся элементов
значительно больше, их привод слож­
нее, вследствие чего скорости пере­
мещения ниже, чем у других грей­
феров.
В зависимости от траектории дви­
жения, габаритных размеров и массы
ПО питатели могут получать движе­
ние от одного привода или от несколь­
ких.
Число рабочих позиций определяет­
ся принятым технологическим про­
цессом. Число холостых позиций п
при многооперационной
обработке
на нескольких технологических маши­
нах определяется числом последних
и их расположением. Между двумя
машинами это число зависит от рас­
стояния между их центрами (осями) Ь
и величиной продольного хода /х
грейфера, т. е.
п = Ы1Т.
(51)
Продольный ход грейфера устанавли­
вают в зависимости от наибольшего
размера ПО в направлении перемеще­
ния:
! « » (1,1
1.35)
(52)
е)
Рис. 12. Виды захватов в грейферных питателях
где /8 — размер ПО в направлении
перемещения, мм.
Ббльшие значения относятся к мел­
ким ПО. Д ля вытяжных работ на
прессах это выражение имеет вид при
т 0(5 = 0,33-т-0,45
*ш = (0 ,8 « - 1 , 0 ) # п
(53)
где т 0б — общий коэффициент вы­
тяжки? Н п — ход ползуна пресса,
мм.
Поперечный ход 1П линеек в гори­
зонтальной плоскости зависит от
размеров ПО в направлении попереч­
ного хода и верхней части инстру­
мента, которая в нижнем крайнем
положении может соприкасаться с за­
хватными элементами грейфера. Обыч­
но /п = 254-300 мм.
Расстояние между разомкнутыми
захватными элементами и опустившей­
ся верхней частью штампа должно
позволять
свободное
перемещение
захватных элементов (гарантийный
зазор равен или больше 5 мм на сто­
рону). В случае необходимости иметь
переналаживаемый питатель следует
предусмотреть регулировку рассто­
яния между захватными элементами
или их замену. Величина вертикаль­
ного хода определяется высотой обра­
батываемых ПО и расположением их
в инструменте, видом технологиче­
ского процесса и складывается из
толщины линеек, высоты ПО на пере­
ходах и гарантированных зазоров.
Гарантированные зазоры принимают
равными 5—25 мм.
Грейферные линейки изготовляют
из стали и алюминиевых сплавов.
Последние для повышения износостой­
кости армируют стальными зака­
ленными вставками.
Питатель может загружаться из
магазина и из вырубного штампа на
загрузочной позиции. Перемещение
с позиции на позицию может осуще­
ствляться без захвата — клавишами
(рис. 12, а) или полуоткрытыми тра­
фаретами по контуру ПО (рис. 12, б)
и с захватом ПО — клещами (рис. 12, в)
или зажимными колодками (рис. 12 , г).
При горизонтальном расположении
осей инструмента для перемещения ПО
используют каретку (рис. 12, д) или
зажимные колодки (рис. 12, е).
Удаление ПО с разгрузочной пози­
ции осуществляется напровал, за­
хватными элементами, последующим
ПО, струей сжатого воздуха. Отходы
удаляют в зависимости от их размеров
и места образования напровал, раз­
рубкой специальными ножами и стал­
киванием их по склизам, струей сжа­
того воздуха или специальными уст­
ройствами по выемкам в штампах
и по склизам.
Фиксацию на рабочих и холостых
позициях осуществляют с помощью
вахватных элементов линеек, специ­
альными фиксаторами и рабочим
инструментом.
Блокировка предусматривается для
контроля наличия ПО и правильности
их Ориентации на рабочих позициях,
наличия и состояния инструмента (на­
пример, пуансонов малого размера),
соблюдения циклограммы в части свое­
временного движения и остановок.
Скорости
рабочего перемещения
грейферных линеек и точность укладки
ПО на позициях, а также время
холостых ходов определяют величину
цикла работы питателя, а следова­
тельно, и его производительность. За­
хваты и линейки могут перемещаться
в продольном и поперечном направле­
ниях последовательно и иметь траек­
тории движения в виде прямоуголь­
ника, с некоторым сдвигом по фазе
в виде четырехугольника с округлен­
ными сторонами и в виде сегмента.
Тяговые усилия привода можно рас­
считать по формуле (50). При вер­
тикальном
перемещении
подъемная сила
линеен
д п = р(О в + с ; н) + Р (о л + с ; н) =
=
Р (^ 8 +
6л)
^ 1 +
-д- ^ 9
где (5 — коэффициент, учитывающий
возможное сцепление ПО и линеек
с плоскостью, по которой они пере­
мещаются, принимаемый для пло­
ских ПО равным 1,5—2,0 и для объем­
ных (полых) ПО 1, 2 — 1, 6 ; 0 3 и 0 Я —
массы ПО и линеек, кг; (?иН = — Оа
2
и (?ин =
Ол — силы инерции от масс
ПО и линеек при подъеме; а — макси­
мальное
ускорение,
развиваемое
при подъеме, мм/с2.
На рис. 13 представлен двухкоорди­
натный горизонтальный грейферный
питатель, устанавливаемый на от­
крытом
однокривошипном
прессе
усилием 1000 кН. Привод осуще­
ствляется от вала пресса через две
ВидА
Рис. 13. Схема грейферного питателя
Г !~'1 Г
Н г !-
Напра&ление
ленты
Рис. 14. Комбинированный питатель
пары конических зубчатый колес 12
и 13, цепную передачу 14, вал 18,
зубчатое колесо 20 с эксцентриком,
которая
обкатывает
неподвижное
(солнечное) зубчатое колесо 10. Экс­
центрик зубчатого колеса 20 шарнирно
соединен с кареткой 6, скользящей по
направляющим штангам. Линейки 2
укреплены на каретке 6 подпружинен­
ными вставками 7. В случае заклини­
вания линеек вставки 7 расходятся,
освобождая их и одновременно воз­
действуя на конечные выключатели,
выдающие сигнал на остановку пресса.
Эксцентриковый
палец
зубчатого
колеса 20, обкатывая зубчатое колесо
10, совершает движение по эллипти­
ческой орбите. Линейки 2 получают
продольное перемещение при дви­
жении эксцентрикового пальца по
участкам орбиты аа' и бб'. Расхожде­
ние и сближение линеек осуществляет­
ся в момент прохождения пальцем
участков орбиты аб и а б' . Сближение
линеек происходит следующим обра­
зом: на приводном валу 18 закреплен
кулачок 19. С контуром кулачка кон­
тактирует ролик 17 рычага И , сидя­
щего на оси 15 корпуса 16. На другом
конце рычага имеется удлиненное от­
верстие, через которое проходит палец
8У укрепленный на тяге зубчатой
рейки 21. Рейка с помощью пневмо­
цилиндра 8 постоянно прижимает ро­
лик к кулачку 19. При вращении
последнего поворачивается рычаг И .
Качание рычага сообщает возвратно­
поступательное движение рейке, кото­
рая в свою очередь поворачивает вал 22
на 180°. Тяги 4, связанные с диском 1
и ползушками 5, в которых могут
скользить линейки, сводят и разводят
их. Ползушки движутся по направля­
ющим. Движение рейке 21 передается
от вала 9, проходящего через станину
пресса, на вторую каретку попереч­
ного хода линеек; обе рейки работают
синхронно. Устройство с дисками и
тягами обеспечивает минимальную ско­
рость в начале и конце движения
линеек.
5. КОМБИНИРОВАННЫЕ
ПИТАТЕЛИ
Комбинированные питатели состоят
из последовательно действующих пита­
телей,
обеспечивающих
наиболее
рациональную и эффективную подачу
ПО от места загрузки и рабочей зоне
в массовом и крупносерийном произ­
водстве, когда одним питателем это
достигнуть невозможно.
Выбор схемы подачи, видов и кон­
струкций
питателей
определяется
конфигурацией и размерами ПО, тех­
нологией его изготовления, рассто­
янием между местом загрузки и рабо­
чей позицией, а также взаимным их
расположением.
Питатель,
представленный
на
рис. 14, состоит из шиберного и грей­
ферного питателей. ПО ив штампа,
расположенного над питателем, про­
талкивается пуансоном через матрицу
4 и попадает в полу втулку 5 (трафарет)
шибера. Каретка 1 с клавишами 8
(грейфер) получает движение для пере­
мещения ПО с позиции на позицию
от вала пресса (на рисунке не пока­
зано) через коническую пару зубчатых
колес 8, кулачок 7 и ролик 6. Шибер
встроен в каретку 7, В исходное поло­
жение грейфер возвращается пружи­
нами 2 , в то время как рабочий ин­
струмент (пуансоны) фиксируют ПО,
чтобы последние не могли быть пере­
мещены обратно вместе с охватыва­
ющими их подпружиненными кла­
вишами*
в. ПРОМЫШЛЕННЫЕ РОБОТЫ
Промышленные роботы (ПР) пред­
ставляют собой новый класс уни­
версальных автоматических средств
комплексной автоматизации произ­
водственных процессов. Благодаря
возможности быстрой переналадки
ПР обеспечивают наибольший эффект
в условиях частой смены объектов
производства. Поэтому с ПР связано
развитие качественно нового направ­
ления в автоматизации мелкосерийного
многономенкл ату р ного пр оизводства,
основанного на объединении роботов
и автоматизированного технологиче­
ского оборудования в гибкие производ­
ственные системы различной слож­
ности. Применение ПР в массовом
производстве позволяет в более сжатые
сроки комплектовать автоматические
линии различного назначения [6 ,
21, 39].
Комплексное применение ПР обес­
печивает повышение производитель­
ности труда в 1,5—2 раза (на некото­
рых операциях в 3—5 раз), коэффи­
циента
сменности
оборудования
в 2 раза при одновременном улучшении
ритмичности и общей культуры произ­
водства. Использование ПР открыло
перспективы создания принципиально
новых технологических процессов,
не связанных с ограничениями, кото­
рые накладывает участие человека.
Ббльшая часть эксплуатируемых сей­
час ПР принадлежит к поколению
программно-управляемых
роботов.
Это, в первую очередь, ПР с цикловой
и позиционной системой программного
управления. Главное преимущество
таких роботов заключается в том,
что они перекрывают значительный
спектр технологических операций при
достаточно простом конструктивном
исполнении,
высокой
надежности,
доступности обслуживания и ремонта.
Наиболее эффективно их использова­
ние на монотонно-циклических опера­
циях при сравнительно редких пере­
наладках на новый вид работ. По­
этому, несмотря на развитие ПР по­
следующих поколений (с адаптивным
и интеллектуальным управлением), по­
требность в простых программных ро­
ботах не снижается, а, наоборот,
продолжается их усовершенствование
и развитие.
Существует ряд технологических
задач, при решении которых возникает
необходимость в активном приспособ­
лении робота к меняющимся внешним
условиям. К таким задачам в полной
мере относят прецизионные сборочные
процессы,
автоматизация
которых
возможна лишь при использовании
более
совершенных
адаптивных
роботов, являющихся сложными самопр испосабл ивающимися системами,
работающими но гибкой программе.
Поэтому намечено продолжить и рас­
ширить работу по созданию и внедре­
нию ПР, которые по своему техни­
ческому уровню будут в значительной
мере относиться к роботам II и III
поколения с управлением от ЭВМ
(или микропроцессорных систем) и
с более развитым сенсорным аппара­
том,
обеспечивающим
работу
по
принципу
«ситуация — действие»
с целью выбора оптимального алго­
ритма действия в зависимости от ре­
ального состояния технологического
процесса.
Промышленные роботы имеют раз­
личные конструктивные исполнения
и технические характеристики, кото­
рые определяют их технологические
возможности и области применения.
Д ля систематизации данных, необ­
ходимых при подборе ПР для выпол­
нения различных работ, предлагается
технологическая классификация ПР
(табл. 6), в основу которой положено
разделение ПР по функциям, особен­
ностям элементов и групп роботов [14].
Подвижность корпуса характеризует
исполнение П Р применительно к усло­
виям работы.
Промышленные роботы с неподвиж­
ными корпусами находят широкое при­
менение при обслуживании различного
оборудования и выполнении основных
технологических операций. Их уста­
навливают на полу перед обслужива­
емым оборудованием, на подставках
различных конструкций и непосред­
ственно на обслуживаемом оборудо­
вании. Эти ПР хорошо сочетаются
с обслуживаемым оборудованием, удоб­
ны в эксплуатации, но их технологи­
ческие возможности ограничены пре­
делами рабочей зоны.
Подвижные напольные ПР пере­
мещаются вдоль оборудования на рель­
совых направляющих или автомати­
ческих тележках — робокарах. По­
движные подвесные ПР передвигаются
по монорельсам, подвешенным над
обслуживаемым оборудованием. По­
движные ПР обслуживают несколько
единиц технологического оборудова­
ния, расположенного вдоль трассы
передвижения, что расширяет их тех­
нологические возможности, но услож­
няет условия эксплуатации.
Грузоподъемность — способность ПР
взять, удержать и транспортировать
предметы с регламентированной мас­
сой — является одной из основных
классификационных
характеристик.
Сверхлегкие роботы грузоподъем­
ностью до 1 кг широко применяют
в штамповочном производстве и сборке.
Это в основном специализированные
быстродействующие
пневматические
ПР с двумя-тремя степенями подвиж­
ности и цикловым управлением. Лег­
кие роботы грузоподъемностью до
10 кг имеют обычно среднее быстро­
действие и снабжены различными ти­
пами приводов и устройств управле­
ния. Число степеней подвижности до­
стигает пяти-шести. Роботы со сред­
ней грузоподъемностью (до 100 кг)
выполняют специальными, специали­
зированными
и
универсальными.
Преобладают здесь гидравлические,
электромеханические и комбиниро­
ванные приводы. Управление пози­
ционное, реже контурное. Скорость
перемещений составляет около 0,5 м/с
и, реже, 1,0 м/с. Тяжелые ПР (грузо­
подъемностью свыше 100 кг) в основ­
ном относят к группе специальных
и
специализированных.
Приводы
гидравлические и электромеханиче­
ские, управление позиционное, бы­
стродействие малое.
Число манипуляторов определяет
производительность
ПР.
Широкое
применение нашли одноманипуляторные ПР для выполнения загрузочно­
транспортных операций. Д ля изделий
массой до 0,5 кг такие роботы должны
обладать высокой быстроходностью,
жесткостью, двумя или тремя степе­
нями подвижности и обеспечивать со­
вмещение движения по установке за­
готовки и ее выталкиванию. Д ля
изделий большой массы данные роботы
применяют при довольно значительных
затратах машинного времени выполне­
ния основных операций.
Преимущества
одноманипуляторных роботов состоят в простоте их
конструкции и систем управления.
К недостаткам следует отнести некото­
рые ограничения их технологических
возможностей.
Двухманипуляторные ПР исполь­
зуют для взятия, транспортирования,
загрузки и разгрузки изделий массой
от 0,1 до 5,0 кг (реже до 10). Преиму­
щество таких роботов проявляется при
обслуживании оборудования с малым
рабочим циклом. Два манипулятора
обеспечивают совмещение операций
загрузки и разгрузки с машинным
временем, благодаря чему сокращается
продолжительность технологического
процесса. Манипуляторные роботы
можно отнести к группе специальных.
Использование их ограниченно.
Система координат. Технологические
возможности ПР существенно зависят
лЗ«Чв я
В
а>о р
п
5 йу
фо
И я
О Я«
лЯ к
уо*
в2 *сг5я
в-вЙ
о ЛО
ЬоО*
п
3
19
>4
ч
03
к2
^0) я***
к
03
о
я
л
я
н
о
X
в
22Я ои
си си
я V
о о,
Л о°
О
м
к
к
я
5
и
ч
03
2Он
. в
! §
« ч
Г&З
с ^,
&й
§*!
*§I
о
я
в
03
2
4
я
с
кСО
*
2о
В
л
ч м
рэ ^
&Я
®Я
Я
Я
»я
о
о
о
са
н
я
ы а>
сз
СО О
О Я
Ч
Я
си
Я У
и
0*0 V
§■8 8
8о Ег
§.8с
С д °
Л
я
2\ 8к*
Ч ®я
я я
оз « §.8
к 8®
яй 3я
ВИ
он 52
2 2
4 аь,
СО к
;
о
Р.
а
« Я
5
^ §
н<
Х5ОЙ
03
я
Лч «
2 >>2
О в Я
я я Л
58 «3
8
Технологическая классификация
Н1
Го м
5О? *И
и и
** и
§ М|
•я•_ яЯ м 5 я м
ё2 |ё о 8 3о
I—• I Р н ^ - " 0 к О О
и —н
а>
0о) оя
я 2
о 2
03
§ иОн
я о
ГГ Он
в
а»
И«
ИЙ
>я
Ш
ч
Iй
«о а
Оя о
К «
в<и
•я * , »я
Г!■•«Г5
°
^ л ^ о
я чя «
й в
о (=
д 5
оК Й
ос §2
С *Е
а
а
и.&
(а
ш
в
§*■
5§ё
Н
о 5а
>»
а»
и
<и а>
о о
я я
оЯ 2*
6Я (_
Л
со О
С И
а>
о я
Я 2
а .д
>> л
<и
о
я
я
.я
н
Ё
О&
о
* &
я
I
я
а
Д
5 «
и
»я
я
сЗ4
X а
К
я
я &я
••
о.
« « 'В
о у Ущ о
а. о § я о
пЯ у4|Л
У оН яЙ
<и о
0>
оя
Я&1
к
о »я
2 3
;1 О
# Я
« ■с_) Я
Р
й) д К м
ч Й
Фх * Л
§81
«
я х 3 оз
Я о 9 4«
1*§°
<м
3>4
4о
ю
5
а,
и
ПР
№
я<?
5 1
6*0
3
4
ы
чо >»5
с а
2я я2 &
2
8®
Ч
« ,§
со
4
*
03
N^
■-.«*-л
О
Й5
388ч
б
я
н *я
се 2
I ’З
к ..
ч
Л к
-я Л
о
Ч
О
Ю
>я
о
а
кГ)
Ч
О
Ю
я
К и
§2? и §
ою
ч03
& з!
3 в
* 5 ^ 2 ^ РЗ
со
«СО СО
^
из
&
от системы координат пространства,
в котором перемещаются манипуля­
торы.
Наиболее проста прямоугольная
система
координат.
Конструкции
роботов с этой системой являются
наиболее простыми и удобными для
программирования.
Цилиндрическая
система
координат
обеспечивает
пространственные перемещения ма­
нипуляторов,
ограниченные воной
в форме цилиндра. Конструкции ПР
в этом случае относительно несложны.
Сферическая система координат дает
возможность для пространственного
перемещения манипуляторов. Эта си­
стема обладает наибольшими техноло­
гическими возможностями.
Тип привода. Выбор привода суще­
ственно влияет на технологические
возможности ПР.
Пневмоприводы на базе пневматиче­
ских цилиндров и турбинок применяют
в роботах с грузоподъемностью в боль­
шинстве случаев до 10 кг. Преиму­
щество пневмоприводов заключается
в простоте конструктивного исполне­
ния, надежности, дешевизне их изго­
товления и эксплуатации. Однако тех­
нологические возможности роботов
с пневмоприводом существенно огра­
ниченны в связи с тем, что привод
обеспечивает перемещение исполни­
тельного механизма только от упора
до упора, т. е. работает в режиме
циклового управления.
Гидроприводы на базе гидроцилин­
дров и гидродвигателей применяют
преимущественно в роботах грузоподъ­
емностью свыше 5 кг. Этот тип привода
имеет обычно позиционное и контурное
управление. Гидроприводы компакт­
ны, способны развивать большие уси­
лия, хорошо обеспечивают регулиро­
вание усилий в исполнительных меха­
низмах и скоростей их перемещения.
Электропривод в промышленных ро­
ботах очень перспективен, тан как
обладает большой технологической
гибкостью, прост в обслуживании и
надежен в работе, хорошо стыкуется
с обслуживаемым оборудованием.
С целью расширения технологиче­
ских возможностей создаются комби­
нированные приводы
(пневмоэлектрические,
электр огидравлические
и др.).
Исполнение промышленный роботов
зависит от производственных условий
их эксплуатации, запыленности и за­
газованности воздуха, температурного
режима, влажности, пожаро- и взрывобезопасности, электромагнитных, ме­
ханических и других видов воздей­
ствий.
Точность позиционирования. Этот
важный
параметр
промышленных
роботов определяет точность выхода
рабочего органа манипулятора в за­
данные точки и точность воспроизведе­
ния заданной траектории.
Промышленные роботы с малой точ­
ностью позиционирования — с по­
грешностью более 1 мм — способны
выполнять транспортные операции,
а также операции окраски и в некото­
рых случаях сварки. Такая точность
характерна для контурных и пози­
ционных систем управления ПР, име­
ющих пневматический или гидравли­
ческий привод.
Роботы со средней точностью пози­
ционирования с погрешностью от 0,1
до 1 мм наиболее распространены.
Такая точность наиболее легко обес­
печивается
цикловыми
системами
и в достаточной мере позиционными
и контурными системами управления
при скоростях перемещения 0,5—
1 м/с.
Промышленные роботы с высокой
точностью
позиционирования с по­
грешностью менее 0,1 мм — совместно
с системами позиционного управления
создаются прежде всего для выполне­
ния сборочных операций.
Степень универсальности. Различают
специальные, специализированные и
универсальные ПР.
Специальные ПР предназначены для
выполнения конкретных операций.
Они просты по конструкции, эконо­
мичны и удобны в эксплуатации.
Специализированные ПР предназна­
чены для выполнения однотипных опе­
раций, в пределах которых обладают
необходимой гибкостью.
Универсальные ПР способны осу­
ществлять самые разнообразные опе­
рации при широкой номенклатуре из­
делий. Роботы этого типа имеют пять
и более степеней подвижности, спо­
собны мобильно переключаться на дру­
гую работу и относительно быстро
перепрограммироваться. Однако они
дороже специализированных и слож­
нее в эксплуатации.
Степень подвижности. Эта характе­
ристика отражает возможность вы­
полнения ПР сложных движений в про­
цессе работы.
Ход манипуляторов. Манипуляторы
с малым ходом (до 300 мм) предназна­
чены в основном для сверхлегких
и легких специальных и специализи­
рованных ПР, манипуляторы со сред­
ним ходом (до 1000 мм) — для ПР
различной грузоподъемности и уни­
версальности с прямоугольной, ци­
линдрической, а иногда и со сфери­
ческой системами координат. Мани­
пуляторы с большим ходом (свыше
1000 мм) предназначены для роботов
средней и большой грузоподъемности
со сферической системой координат.
Технологические возможности ПР
с ростом хода манипуляторов значи­
тельно расширяются, увеличивается
перечень обслуживаемого ими тех­
нологического оборудования.
Быстродействие. Под быстродей­
ствием робота понимают среднюю ско­
рость перемещения предметов номи­
нальной массы при транспортировании.
Различают быстродействие малое,
когда скорость перемещения до 0,5 м/с.
ПР с таким быстродействием обладают
средней и большой грузоподъемностью
с гидравлическими и электромехани­
ческими приводами. Данные ПР об­
служивают оборудование со значитель­
ными по времени циклами ведения
технологического процесса.
При среднем быстродействии ско­
рость
перемещения
манипулятора
до 1,0 м/с присуща ПР с малой и сред­
ней грузоподъемностью, с различными
системами приводов и соответствует
средней скорости движений руки чело­
века. Данные ПР широко используют
при автоматизации производственных
процессов.
При большом быстродействии ско­
рость перемещения свыше 1,0 м/с
и доступна пока для роботов специаль­
ного назначения. Создание и эксплу­
атация их связана со значительными
техническими трудностями.
Система управления. Простейшее
программное управление ПР цикловое,
которое обеспечивает в основном двух­
точечное
позиционирование.
Про­
граммирование осуществляется обыч­
но установкой механических упоров,
располагаемых в крайних положениях.
Цикловые системы управления наи­
более просты, надежны в эксплуатации
и дешевы. К недостаткам данного типа
управления следует отнести малую
универсальность и соответственно огра­
ниченные технологические возмож­
ности.
При позиционном управлении обес­
печивается от десятков до сотен про­
граммируемых точек на каждой степени
подвижности, через которые последо­
вательно должны пройти звенья мани­
пулятора при выполнении заданной
программы. Позиционное управление
позволяет повысить универсальность
и технологические возможности П Р.
К недостаткам относят нерегулируемость траектории между заданными
точками.
Контурное управление обеспечи­
вает
перемещение
манипуляторов
ПР по непрерывным траекториям и
с беспрерывно программируемой ско­
ростью движения. Система контурного
управления создается на аналоговых
и цифровых принципах управления.
Аналоговые
системы
управления
более просты, но отличаются слож­
ностью стыковки с ЭВМ. Перспектив­
ность использования цифровых си­
стем управления обусловлена высокой
точностью и удобством связи с обслу­
живаемым технологическим оборудо­
ванием и ЭВМ.
В целом контурные системы управ­
ления обладают значительными уни­
версальностью и технологическими
возможностями. К их недостаткам сле­
дует отнести сложность и высокую
стоимость.
В настоящее время на базе микро­
процессорной техники и микроЭВМ
развиваются ПР с адаптивным управ­
лением. При использовании адаптив­
ных роботов отпадает необходимость
в сложных технологических приспо­
соблениях для ориентирования и
позиционирования деталей.
Методы программирования рабо­
ты ПР. В зависимости от способа ввода
информации в устройство управления
ПР различают следующие основные
методы подготовки программ: програм­
мирование обучением, автоматическое
программирование,
программирова­
ние самообучением.
Программирование обучением яв­
ляется наиболее простым и распро­
страненным методом, осуществляемым
с непосредственным участием опера­
тора. Его применяют для цикловых,
позиционных и контур ниш систем
управления.
Автоматическое программирование
обеспечивает заблаговременную под­
готовку программ с помощью автома­
тизированных систем и применяется
для ПР с позиционным и контурным
управлением.
Программирование
самообучением
применено в промышленных робота®
с развитыми сенсорными устройствами
и адаптивным управлением.
Объем памяти устройства управле­
ния ПР. Роботы с цикловым и позици­
онным управлением имеют малый объем
памяти (от нескольких десятков до
100 кадров). Роботы с позиционным
и контурным управлением обладают
средним объемом памяти (до 600 кад­
ров). Роботы с развитым контурным
и адаптивным управлением обладают
большой памятью (свыше 600 кадров).
4
УСТРОЙСТВА НАКОПЛЕНИЯ
И ОТДЕЛЕНИЯ ПРЕДМЕТОВ
ОБРАБОТКИ
1. ЛОТКИ-МАГАЗИНЫ
Магазины предназначены для на­
правления движения ПО по заданной
траектории и вместе с тем накопления
определенного их количества, обес­
печивающего бесперебойную работу
питателя [8 , 31]. ПО в ориентирован­
ном положении перемещаются сколь­
жением или качением под действием
силы тяжести или принудительно под
действием внешних сил. К магазинам
относят и накопители (компенсаторы),
устанавливаемые по пути движения
ПО от бункеров к питателям при
неравномерном поступлении их из бун­
керов. Их также используют в автома­
тических поточных линиях для бес­
перебойной работы при временных
остановках отдельных агрегатов или
средств автоматизации.
По геометрии поперечного сечения
магазины изготовляют прямоуголь­
ными, круглыми, У-образными, слож­
ной формы по контуру ПО, открытыми,
полуоткрытыми и закрытыми. Кон­
структивное исполнение их может быть
различным: гибкие или жесткие, цель­
ные или сборные, криволинейные, вин­
товые и змейковые. Их изготовляют
специальными
или
переналажива­
емыми.
Загружаются магазины из бункер­
ных загрузочных устройств (БЗУ),
вручную, роботами или манипулято­
рами, а также из матрицы вырубного
штампа. Вручную загружают ПО зна­
чительных размеров, сложной кон­
фигурации, когда невозможно создать
надежно действующее БЗУ или интен­
сивное ворошение в бункере может
вызвать
повреждение
поверхности
или изменение формы ПО.
Лотки-магазины трубчатые (рис. 1)
изготовляют в виде жестких или витых
трубок; они могут быть прямой или
изогнутой формы в зависимости от
взаимного расположения автоматизи­
рующих устройств. Д ля наблюдения за
перемещением ПО витые лотки слегка
растягиваются, а в жестких лотках
вырезают пазы П шириной 3—8 мм.
Эти магазины следует применять для
цилиндрических или близких к ним
по форме сплошных и полых Г10 диа­
метром более 20 мм и длиной более
80 мм при отношении диаметра к длине
0 , 12— 1,0 с условием, что они не за­
клиниваются и не входят друг в друга.
Если это отношение менее 0,12, то
в местах изгиба трубки возможно
заклинивание ПО, а если более 1,0 —
они могут застревать и изменять ори­
ентацию.
Витой магазин можно присоединять
к приемнику бункера при помощи
муфты с байонетным замком (рис. 2 , а)
и пружинных защелок (рис. 2 , б).
На закругленных участках такие лотки
должны иметь больший размер по
сравнению с диаметром на прямых
участках.
Преимуществом
витых
магазинов перед жесткими является
то, что в них не требуется жестко
фиксировать
положение
бункера
относительно питателя.
Щ
Ы
а)
Рис. 1. Схемы трубчатых лотков:
а т» витого] б «• жесткого
А -А
Рис. 2. Присоединение трубчатого магазина к приемнику БЗУ:
а —'байонетный зажим: 1 — приемник БЗУ ; 2 — муфта; 3 — втулка; 4 — магазин;
6 — пружинные защелки: 1 и 3 —* защелки (держатели); 2 — выходная трубка прием­
ника бункера; 4 — корпус держателей; б — винтовая пружина; 6 — трубчатый лоток;
7 — ограничитель перемещения пружины вверн
Внутренний диаметр, мм, жесткого
трубчатого магазина (рис. 3) на пря­
мом участке
= аа + м 9
( 1)
где
— диаметр ПО, мм;
— вазор,
равный 0,5— 1,0 мм. Д ля витых лотков
значение Ай берется несколько боль­
шим. Внутренний диаметр, мм, изо­
гнутого участка
4
_
а*
*з + 4^3 ( 2 # Ср + Й3)
4 (2 Я о р +<*з)
(2)
где Д ер — средний радиус изгиба ма­
газина, мм.
Длину прямого участка магазина
принимают равной 20 длинам ПО
или более. Угол изогнутого участка
должен быть равен или более 90°.
Средний радиус изгиба жесткого труб­
чатого магазина
* 3 -Ч 0 * 2 -0
/?° Р >
8
где /в — длина ПО, мм.
(3)
В то же время средний диаметр
должен быть не менее 3/3. Для витых
магазинов рекомендуется брать Д Ср
больше, чем у жестких.
Зазор, мм, на длине /3
Да = Я — 0 ,5 /4 /? ;
/2
(4 )
где Д — наружный радиус изгиба, мм.
Величину Д2 можно определить по
номограмме (рис. 4) в зависимости от
отношения к ! к (кривые 1—10), где
Л — Дер + 0,5 с/3.
Трубчатые магазины (как и лотко­
вые) используют и для выполнения
чисто транспортных функций (без на­
копления), т. е. для направления еди­
ничных ПО к питателям между пере­
ходами операции или между опера­
циями (между ТМ) от питателей в тару.
Лотковые магазины (лотки) в зави­
симости от траектории движения ПО
подразделяют на прямолинейные, кри­
волинейные и змейковые; они могут
быть открытыми, полуоткрытыми и за­
крытыми. Поперечное сечение лотков
определяется размерами и формой ПО,
большой оси, в связи с наличием
зазора он может повернуться на угол а а
(рис. 5, а). Этот угол увеличивается
с увеличением зазора до тех пор, пока
ПО не заклинится или не повернется
и потеряет ориентацию. С увеличением
зазора А/ уменьшается угол заклини-.
вания Р и возрастает угол а 3, что при­
водит и увеличению сопротивления
перемещению ПО. Если угол Р равен
углу трения, т* е,
Р = \ц, (обычно
^ Р > Р-), приведенная н центру
сила трения о борт (рис. 6)
УЪ
Рис. 3. Схема трубчатого лотка с пря­
мым и изогнутым участками
а также ориентированным ш положе­
нием.
На свободный проход ПО по лотку
в ориентированном положении, осо­
бенно когда они двигаются под дей­
ствием сил тяжести, оказывают вли­
яние следующие факторы: зазор между
ПО и бортами лотка; размеры ПО
и точность их изготовления; качество
поверхности лотка и ПО; наличие за­
усенцев и острых краев у ПО; ширина
лотка и точность его изготовления;
твердость и износостойкость материала
лотка, жесткость его бортов. Твердость
материала лотка для ПО, имеющих
острые края и заусенцы, должна быть
выше твердости самих ПО. Следы
обработки надо располагать по на­
правлению движения ПО.
При направлении движения ПО,
совпадающем с его большей осью,
ширина лотка
В = /8 + А/,
(5)
где А/ — зазор между ПО и бортами
лотка, мм; принимают равным 1—
3 мм.
При перемещении ПО по лотку в на­
правлении*
перпецдикулярном
его
(6)
где Р н — нормальная сила, давящая
на борт, равная (5|х; 0 /§— масса ПО, кг;
Н — высота борта, мм; Гз — радиус
ПО, мм.
Из формулы (6) следует, что при
Р* ”
Р и Н ==: 0,5г3, ^ тр ==: Ря ПО
перемещаться не будут. Следовательно,
при высоких бортах необходимо стре­
миться к увеличению угла Р, т. е.
к уменьшению перекоса. Учитывая,
Дг,мм
Рис. 4. Номограмма зависимости ра­
диуса изгиба лотка и длины ПО
Рис. 5. Расчетные схемы движения призматических ПО (а, б, в) и ширины лотка
с учетом допусков (г)
что угол (3 зависит от отношения Ь/13,
необходимо, чтобы соблюдалось не­
равенство Ь/1ъ > |1, где Ь — ширина
ПО, мм.
Зазор А/ зависит от формы ПО:
для ПО прямоугольной и частично
конической форм или с фасками
(рис. 5, б)
Д/ =
ГМ
-Й-)
1
I-
1/ 1 + Ц *
(7)
для ПО с округленным торцом или
при наличии радиуса на углах
(рис. 5, в)
8 $ш (б + Р)
А/ =
( 8)
18 Р
Рис. 6 . Схема движения ПО в лоткескате с перекосом
(9)
где /р — расчетная длина ПО, мм;
Ьр — расчетная ширина ПО, мм (диа­
метр); — коэффициент трения сколь­
жения ПО о борт, (л = 0,1-г-0,2; 5 —
расстояние от точки поворота ПО
до центра закругления, мм; б — угол,
Л
Д 81П Р
градусы, о --------------- Р — угол за5
клинивания, градусы;
Д — радиус
закругления, мм.
Методика расчета /р, 6 Р и 5 в зави­
симости от формы ПО дана в табл. 1.
Зазоры АI рассчитывают по формулам
(7) и (8). Действительные зазоры
(рис. 5, г) рекомендуется принимать
по формуле
( 10)
где Д — допуск на длину ПО, мм;
А/ — наименьший гарантийный зазор,
мм; ДБ — допуск на ширину лотка, мм.
Гарантированный зазор А/ при от­
сутствии загрязнения лотка и ПО
принимают равным допуску на длину
ПО по Ь9—Ы1, а при загрязнении —
по Ы2 и Ы4. Допуск АВ устанавли­
вают конструктивно с учетом условий
работы лотна и размеров ПО.
Д/г = А + А/ + ДВ,
1 . Формулы для расчета параметров лотка в зависимости от конфигурации ПО
Эскиз
заготовки в плане
и расположение ее
в лотке
Формула
расчета
параметров
Эскиз
заготовки в плане
и расположение ее
в лотке
ПО с закруглениями по углам
Формула
расчета
параметров
Продолжение табл. 1
Эскиз
ваготовки в плане
и расположение ее
в лотке
Формула
расчета
параметров
Эскиз
заготовки в плане
и расположение ее
в лотке
При #
изделие бор­
тами не на­
правляется
ПО без закруглений по углам
Формула
расчета
параметров
При с < /
изделие бор­
тами не на­
правляется
Продолжение табл. 1
При определении размеров лотка
следует соблюдать условие А/ > А /|.
Если А/ < А1%, необходимо изменить
исходные данные или предусмотреть
принудительное перемещение ПО.
Высота бортов и их сопротивление
перемещению ПО по лотку опреде­
ляются в зависимости от основные
положений, занимаемы® ПО в лотке.
Оптимальным положением является та­
кое, когда ось ПО перпендикулярна
плоскости бортов и он скользит по
рабочей поверхности лотка, не касаясь
бортов. Если эта ось наклонена к бор­
там и ПО, касаясь одного из бортов,
скользит под действием приведенной
к центру ПО силы Р (см. рис. 6),
момент этой силы относительно мгно­
венного центра вращения С должен
быть больше момента силы трения Т
о борт, т. е.
Ргъ ^ Т1 тр»
где /тр— плечо силы трения о борт, мм.
Приведенная н центру ПО сила
трения о борт РтрДОлжна быть меньше
силы Р л иначе ПО перемещаться не
будет. Р Тр определяется по одной ив
следующие формул:
Р, Р- П н . ;
'8
(П)
г „ - т У Щ .;
ОЧ
откуда Н = - у Сила трения ПО о борт
Т = Рф.
(13)
С увеличением высоты борта значи­
тельно возрастает приведенная н цен­
тру ПО сила трения о борт
Р = О з!п у,
(14)
где у — угол наклона лотназ
$1п 7 = а(* ^
1 ,
(15)
где а — коэффициент, принимаемый
равным 1,5 при нормальных усло­
виям а при вагрявнении 2.0 —3,0.
2. Зависимость угла наклона лотка от высоты борта и диаметра ПО
Угол V при отношении Ш/гЪ)
0,3
> 1
0,5
0,7
Iе
3° 20'
7°
12°
0,1
45'
0,2
2° 20 '
0,3
0,4
4° 40'
50'
2° 50'
5° 50'
8° 20 '
10° 20 '
Зависимость урла у от отношения
Я/гз при угле поворота а 2 = 3° и
постоянном радиусе ПО приведена для
различных коэффициентов [I в табл. 2 .
Высота бортов должна быть выбрана
с таким расчетом, чтобы угол кон­
такта а* (см. рис. 6) был больше угла
трения ПО о борт в целях предупре­
ждения выпадания ПО за борт при
недостаточной их высоте.
При закрытых лотках (рис. 7, а)
высоту бортов (при исключении за­
клинивания) выбирают такой, чтобы
угол контакта р (рис. 7, б) не превышал
коэффициента трения, т. е.
ц,
В этом случае высота бортов, мм,
(16)
и - ' . - У л - { ь ц * - У
равном
Большое влияние на высоту бортов
оказывает длина ПО. При г3 = 1,
1ц Р = 0,2 и /3 = 10 высота бортов
равна радиусу ПО, следовательно,
лоток должен быть закрытым.
В угловых лотках (рис. 8) требуется
больше усилий для перемещения ПО,
чем в плоских, так как здесь возни­
кают значительные силы реакции на­
клонных боковых стенок. Это компен-
5)
Рис. 7. Схема движения ПО в закры­
том лотке
Г
3°
7°
13°
07'
50'
40'
20 '
сируется увеличением угла наклона
лотка к горизонтальной плоскости.
Силу сопротивления скольжению Р
в горизонтально расположенном пло­
ском лотке определяют по формуле
Р = 0 |х,
а в угловом -
(17)
по формуле
р -_ ° 1 зш р •
(18)
Из формул (17) и (18) следует, что
Рх > Р.
Рекомендуемые формы и размеры
лотков для перемещения круглых ПО
приведены в табл. 3.
Конечная скорость скольжения ПО
в точке В наклонной плоскости лотка
(рис. 9)
Vк = У 2§Н (1 — ц 'с 1д 7 ) + о§,
(19)
где д — ускорение силы тяжести,
мм/с2; Н — высота спуска, мм; [д/ =
= ^ уг — коэффициент трения; у* —
угол наклона, при котором начинается
движение ПО (у* = Р); V — угол на­
клона лотка к горизонтальной пло­
скости, градусы; р — угол трения,
градусы; и0 — начальная скорость ПО
в точке Л, мм/с.
3. Формулы расчета высоты бортов лотка для перемещения
круглых заготовок
Лотон
Эскиз заготовки и лотка
Ф ормула расчета
Д ля легких ПО (5 = 45°;
для тяжелых ПО (3 = 60°;
Угловой
ширина полки уголка
В = (0,7ч-0,8) еГ8
Открытый
чатый
короб­
1
Открытый короб­
чатый для загото­
вок с односторон­
ней полостью
Коробчатый с за­
краинами
в л
Д ля шара Н — (0,6-гч-0,7) с?3; для цилиндра
Н = (0,534-0,6) с(8; для
колец и дисков Н > 0,6с(8
н = (0,7ч-0,8) а9
н = о м в\ н г = ав + а
Н = г3 Закрытый
чатый
короб­
-Уч-тГЪ—
А2
При начальной скорости в точке А ,
равной нулю, конечная скорость в точ­
ке В будет
»к = У 2 § й ( 1 — /х' С12 у ) .
(20)
В целях исключения превышения
предельно-допустимой скорости ре­
комендуется делать лотки с двумя
различными углами (рис. 10). Участок
лотка с большим углом ух служит для
быстрого перемещения, а с меньшим
у2 — для торможения ПО. Переход
от одного угла к другому должен быть
плавным с радиусом закругления Я ^
> /3. Угол V* определяют по формуле
(21’
при
Рис. 10. Схема движения ПО по лотку
с двумя углами наклона
а) без учета касания ПО с бортами:
для цилиндрических ПО
»к =
2§ ( А
н ) = 0,816 У 2 е Н;
—0
=
(25)
2§Ац'
(22
2§Н-
Угол наклона пологого участка дол
жен удовлетворять условию у2^ Р
При заданных величинах V0, ук и Н
длина ^ горизонтальной проекции лот­
ка зависит от линии перегиба и опре
деляется формулами
„2
(23)
2^ '
2^'
«* = ] / ”з«Г
(24)
Место перегиба лотка выбирают по
конс!руктивкым соображениям.
Конечную скорость ук, мм/с, дви­
жения цилиндрического ПО по на­
клонной плоскости (рис. 11) опре­
деляют:
Рис. 9. Схема движения ПО по на­
клонному лотку
й) = 0,707 У 2 ф (26)
б) с учетом касания ПО с бортами:
для цилиндрических ПО
»к = 0,6Т/2^Л;
(27)
для кольцевых ПО
о„ = 0 ,4 У % А .
при У0 — 0
2§Н ~ 02
К
для кольцевых ПО
(28)
Указанные формулы применимы: для
цилиндрических ПО при
V == 3|д/§
для кольцевых ПО при *§[ V ^ 2|д/.
При этих условиях обеспечивается
качение без проскальзывания. Коэф­
фициенты трения следует принимать
по формулам:
Рис. И . Схема качения без скольже­
ния цилиндрического ПО по наклон­
ной плоскости
Рис. 12. Схема криволинейного участка
лотка для перемещения цилиндриче­
ских ПО вдоль их оси
для цилиндрически* ПО
й '>
.
2к ,
Зг8 ’
(29)
Ширина лотка (рис. 13) для пере­
мещения качением дисков и низких
колпачков (при йв >■ /8)
Вг = йв + Д4, + (1
1,5 мм),
(33)
где АЛ — допусн на диаметр ПО, мм.
Угол а на криволинейном участие
определяют по формуле
для кольцевая ПО
ц '>
Рис. 13. Схема криволинейного участка
лотка для перемещения качением ди­
сков
ко
(30)
2 го
где ко — коэффициент трения качения,
принимаемый в зависимости от мате­
риалов трущихся пар:
Мягкая сталь—мягкая сталь
0,005
Закаленная сталь—закален­
0,01
ная с т а л ь .............................
Чугун—чугун.........................
0,05
Дерево—с т а л ь .....................0,3—0,4
Ширину криволинейного участка
(рис. 12) для перемещения цилиндри­
ческие ПО ^трубок, колпачков с отно13
\
шениен
> 1,5 ) определяют по
81п а 1 = — ;
(34 )
Змейковые лотки (рис. 14) применяют
для перемещения в направлении, пер­
пендикулярном оси ПО гладких и сту­
пенчатых валиков, цилиндрических по­
лых заготовок, длина которых в че­
тыре раза и более больше диаметра.
Лотон имеет две щеки, у которых
внутренние поверхности волнистые.
Шаг волнистой поверхности
*л = 2 (й9 + А4В + 2г') "[/1 — 8ша Рл ,
(35)
формуле
В = я - 0,6
+ <*в + Д,
(31)
где # — радиус наружного борта кри­
волинейного участка, мм; А — допусн
на длину ПО, мм.
Число ПО на криволинейном уча­
стке с углом ф
п— Ф .
2а ’
81па = *
где # 0 = # —
4 П /р И. А. Клуеова
’
(32)
Рис. 14. Расчетная схема змейкового
лотка
лотка и ПО, Области, в которых
Р% ^ \1 у являются областями проходи­
мости одного ПО. Кривые, соответ­
ствующие
предельному
значению
5'
относительного вавора V* = -------- г - ,
'■ + т
Рис. 15. Номограмма для расчета про­
ходимости ПО в змейковых лотках
где А^з — вазор между ПО и направ­
ляющими поверхностями, мм; г' —
малый радиус закругления поверхно­
сти лотка, мм;
Рл =
/■' + 1
= [(Р + «У агсз 1п ^з 4 "
2г/ ] *
(36)
где р = агс1:б р/*
— угол наклона
лотка к горизонту.
Расстояние между осевыми линиями,
мм, проходящими через центры кри­
визны цилиндрических поверхностей
обеих щек,
ал = № +
+ 2г') зш рл .
(37)
Радиус
выпуклой
поверхности,
рассчитанный по эмпирическим фор­
мулам, принимают: при
> 10 мм
г' = 0,Ы 3; при 10 мм <
> 5 мм
г' = 1 мм; при ^з < 5 мм г' — 0,5 мм.
Принятые значения г' округляют до
ближайшего значения ряда чисел:
0,5; 1,0; 1,25; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0. Вели­
чину зазора между ПО и направля­
ющими поверхностями в этом лотке
в нормальном сечении принимают из
условий исключения заклинивания
ПО при движении в лотке. Зазор,
а следовательно, проходимость опре­
деляют по номограмме (рис. 15). Кри­
вые
функционально зависят от
геометрических параметров профиля
также обеспечивают проходимость.
На нижней части номограммы на­
несены кривые для определения угла б|
перекоса ПО.
Пример. Дано: диаметр ПО
=
= 10 мм, длина / = 60 мм, коэффи­
циент трения ПО о стенки лотка ц =
= 0,2 и г' = 1 мм. Определить зазор,
при котором не происходит заклини­
вания ПО.
Р е ш е н и е . Из точки пересечения
прямой ц = 0,2 и кривой Р%9 соответ^3
г' + т
0 , 1, опуснаен
ствующей
I
перпендикуляр на ось V*. Точка пере­
сечения VI = 0,1 будет соответствовать
минимальному значению относитель­
ного зазора. Максимальное значение
относительного зазора можно опре­
делить, опустив из точки пересечения
прямой [г = 0,2 и кривой 6 * (г' =
= 0 , 1$ перпендикуляр на ось V*.
Точка пересечения будет соответство­
вать V* = 1,56, однако при данном
относительном зазоре максимально воз­
можный угол перекоса 6 $ = 50°, что
является недопустимым. Если при­
нять б* = 30°, то VI = 0,77. Следова­
тельно, чтобы обеспечить нормальную
проходимость, зазор нужно принять
8' = VI = (г' + а/2) = 0,77 (1 + 5) =
= 4,6 мм.
Рис.
16. Лоток с пневмоподушкой:
1 — опорная плоскость лотка; 2 — канал
для воздуха; 3 — отверстия для воздуха]
4 *=■ боковые стенки
5,
Лотки с пневмоподушкой (рис. 16)
используют при самотечном перемеще­
нии, когда не допускается истиранив
или образование рисон на плоскости
скольжения у ПО, когда они изго­
товлены из материалов с высокими
фрикционными свойствами (абразив,
резина и др.), крупных и очень мелких
ПО и если требуется иметь малый угол
наклона лотка (меньше угла трения)
при перемещении на большие рассто­
яния.
Д ля того чтобы ПО поднялся над
плоскостью лотка и образовалась воз­
душная прослойка (подушка) толщи­
ной более 0,01 мм, необходимо создать
давление р± воздуха в прослойке
несколько большее, чем давление ПО
на плоскость от силы тяжести
где Р0 — площадь опорной поверх­
ности ПО.
При этом условии давление сжатого
воздуха, поступающего в полость лот­
ка,
Р = Рх [1 + ( - ^ г )
]>
(39)
где К — периметр опорной поверхно­
сти ПО, м; п — число отверстий в лот­
ке, перекрываемых ПО; й — диаметр
отверстий в лотке, м.
Диаметр входного отверстия, см,
в лотке
‘‘• - К о Ж ’
<">
где Рп — площадь всех отверстий
на плоскости лотка, м2.
Расход воздуха, м3/мин, прибли­
женно может быть рассчитан по фор­
муле
V = 0,2
10*,
(41)
УТг
где р — площадь сечения отверстия
с(„, м2; с — коэффициент расхода воз­
духа: для отверстий с закругленными
кромками с = 0 ,4 7 ; для отверстий
с острыми кромками с = 0,50-5-0,655
4*
0,05
0,04
0,03
0,02
0 ,0 1
О
Ю
30
50
70
90
Р, к Па
Рис, 17. Номограмма для определения
давления воздуха на входе в зависи­
мости от давления воздуха на единицу
площади и толщины воздушной про­
слойки
р — давление воздуха на входе; 7 | —
температура воздуха на входе, К.
Такие лотки успешно используют,
если ПО имеют большие плоскости
скольжения и достаточно ровную и
чистую поверхность. При неровной
или грубообработанной поверхности
ПО следует помещать на подкладкиспутники. При горизонтально рас­
положенном лотке в нем делают отвер­
стия под углом 45° по ходу движения
ПО. Жесткость лотка должна исклю­
чать прогиб его плоскости скольжения.
Давление воздуха на входе р в за­
висимости от требуемого давления р%
на единицу опорной площади и тол­
щины прослойки § дано на номограмме
(рис. 17). Схемы лотков с пневмо­
подушкой и их элементов представ­
лены на рис. 18.
При проектировании лотков-магази­
нов необходимо обратить особое вни­
мание на определение пропускной спо­
собности лотка, т. е. сколько ПО
в единицу времени может пройти через
поперечное сечение лотка (пропускная
способность лотка должна быть выше*
чем производительность технологи­
ческой машины, на 10— 15 %), и на
определение максимальной скорости
движения ПО в конце лотка, чтобы
оценить возможность деформирования
при ударе или ПО, или элементов
лотка и питателя.
Целью расчета пропускной способ­
ности является определение времени
движения от начальной точки лотка до
его конца (в случае движения единич­
ного ПО) или на пути, равном шагу
между ПО (при движении потоком).
В общем случав движение ПО
в лотке может быть представлено
в пяти варианта»:
1 — движение единичного ПО по
прямолинейному лотку\
2 — движение потока ПО по прямо­
линейному лотку5,
3 — движение единичного ПО по
криволинейному лотку с определенным
радиусом закругления*
4 — движение потока ПО по криво­
линейному лотку;
б — движение потока ПО по комби­
нированному лотку.
В практике при компоновке систем
технологического оборудования лот­
ки-магазины
конструируют
состо­
ящими из нескольких прямолинейных
и криволинейных участков. Поэтому
для расчета движения ПО по лотку
любого возможного профиля целесо­
образно использование ЭВМ, так кан
весь лотои должен бшть разбит на
большое число участков с одинаковым
углом наклона или радиусом кри­
визны, и задача становится громозд­
кой.
Расчет скорости ПО на выходе ив
лотка и время его прохождения может
проводиться для различных конструк­
ций лотка и пяти вариантов движения
ПО (рис. 19).
1.
Лотон наклонен н горизонту под
углом а и имеет длину в (рис. 19, а)
и начальную скорость движения за­
готовки У0.
Скорость движения ПО и время
движения на пути в определяют из
дифференциального уравнения дви­
жения ПО по наклонной плоскости:
т
сРх
171
а)
—
&
1|------- 1
&
6)
= т§ 81п а — Р Т1);
— т&сова — N — 0.
(42)
Тан кан боковые силы трения ПО
о стенки лотка малы, то в расчетах их
не учитывают.
Решая систему дифференциальных
уравнений (42) при начальных усло6.x
— 0 > 27
— Vо^
полу*
чают выражения для определения вре­
мени движения Ь ПО на пути в:
I =
в)
У~у%
+
(зт а — ц со5 а) — ур
(81Па — СОЗ сь)
(43)
2з§
%
Подставляя время в выражение ско­
рости, находят скорость ПО в конце
участка:
= У у \ + 28$ (8Ш а —р. соз а ).
д)
Рис. 18. Схемы конструкций лотков
с пневмоподушкой и их элементов:
а — соединение лотков с воздушной сетьгоз
б — литой лоток; в и г * » сварные лотки)
д «—деревянный лоток
(44)
2.
Масса ПО (к шт.) скользит по
наклоненному под углом а плоскому
лотку (рис. 19, б).
Скорость движения
у1 =
У 2§ 5 ( 81П а
— р, соз а) +
(45)
Время движения массы ПО на один
шаг в предположении, что движение
Рис. 19, Расчетные схемы движения ПО в лотках различных типов:
а — единичного ПО на прямолинейном участке; б — массы ПО на прямолинейном
участке; в — единичного ПО на криволинейном участке; г — массы ПО на криволиней­
ном участке; д — массы ПО в лотке, состоящем из прямолинейных и криволинейных
участков
происходит с постоянным ускорением,
будет
^ = ^ 25
^0 + ^1
25
V0 + V 2#$ ( з т а — р соз а) +
(46)
3.
На ПО, движущийся по криво­
линейному
лотку
радиусом
(рис. 19, б), действуют центробежная
~
/тш2
рц*
сила Ц — —5 — = —п , сила трения
а
(
РхР‘\
Ртр = И- ^ С 08а_^ ' ^ у и сила тя’
жести Р.
Для общего случая движения ПО
от угла а 0 до угла а п р и начальной
снорости о0 получают
V^ = у V ^ ,2еЛ (а^ ао )
__а*-1 +
------ 2------
1
1=1
((— В — АС) X
\+А*
- А ( а ! - а 0)
X ($1п
Время движения ПО определяется
лой
$1п а ) +
I
+ (С-АВ)Х
X (сов
— ел
со& а 0)),
(47)
где А = —2 (31; В = —2##р; С =
= 2##; «о — начальный угол дви­
жения.
Для вычисления времени движения
ПО разбивают весь путь Оо — а* ~ 0
на т равных, достаточно малых уча­
стков. Каждый участок определяется
величиной угла 0 /т .
Ввиду малости каждого участка при­
ближенно можно считать, что движение
на нем равноускоренное, и поэтому
время движения можно вычислить как
частное от деления длины дуги /?0/ш
на среднее арифметическое значение
скорости в начале и в конце участка.
Общее время движения ПО будет
равно сумме составляющих времени
по участкам;
I = 5
^
и = 2Ц—
(—
т \,о0 + ° 1
*
)
21
’Оо +
рГ
5. Все ПО по дотку переменного
радиуса кривизны движутся общей
массой (рис. 19, д), следовательно,
скорости всея ПО будут одинаковы.
Тогда
то%
кО
(с ? -°о ).
где к — число заготовок»
щихся на всей длине лотка.
Скорость ПО на выходе
—В
+ у В* — 4АС
* "
находя
(61)
2 А----------- *
1
(50)
««1
+
4. Для схемы движения общей массы
ПО (к шт.) по криволинейному лотку
постоянного радиуса К (рис. 19, е)
расчетные зависимости будут иметь
вид:
^ _ - В + у Ж - -4 АС
(49)
2А
глв 4 _ 2Й + Р 0 .
где Л ------- » В
ц0
я
6‘
г
к 1 — число
4$— <■
0
я -?-х
ваготовок, находящихся
на *-м участке лотка; N — число уча­
стков лотка.
При расчете скорости и времени
движения ПО по криволинейному уча­
стку (рис. 21) необходимо учитывать
следующее:
если лотон вогнутый, то величины а 0
и ^ задаются в пределах от 90 до 0°;
если лотон выпуклый, то величины
а 0 и а% задаются в пределах от 180
ДО 90° 5
если лотон вогнутый и детали по
нему движутся вверх, то значения
углов «о и а$ задаются в пределах от 0
до —90°;
величина Я задается положительной,
если лоток вогнутый, и отрицатель­
ной, если лоток выпуклый.
Криволинейный участок разбивают
на т достаточно малых промежутков
с углом Да и угловыми границами
этого промежутка а п и а^. Затем наРис. 20. Структурная схема расчета
движения единичного ПО на прямо­
линейном участке
(«оМЛУо'Мм)
\да9,81;Аг-2р; с=2Кд; 8"Ср;к*0
Лоток любой конфигурации можно
разбить на множество прямолинейных
и криволинейных участков со своими
углами наклона н горизонту и ра­
диусами кривизны.
Проектирование лотка включает
несколько процедур, в каждой из
которых выполняется расчет скорости
и времени: движения единичного ПО
на прямолинейном и криволинейном
участках; движения единичного ПО
по лотку, состоящему из нескольких
прямолинейных
и
криволинейных
участков; движения массы ПО по
лотку, состоящему из нескольких пря­
молинейных и криволинейных уча­
стков; движения массы ПО по мере
уменьшения их числа в лотке.
Скорость и время движения еди­
ничного ПО на прямолинейном участке
вычисляют в соответствии со структур­
ной схемой (рис. 20).
Так как величина С является под­
коренным выражением при определе­
нии VI, то необходимо ее сравнить
с нулем. Если С
0, то вычисляют
значения скорости VI и времени I.
В противном случае ПО либо на уча­
стке не движется, либо прекратил
движение, что свидетельствует о необ­
ходимости
изменения
параметров
участка лотка.
Г3___
2 7=
♦
---------
;*ПЯ«о;
С*-Ас(; /-=0
е~А^к~ап)- 5= 5/Тто(^~П$}пЫп;
созЫ^Лскс^
Рис. 21. Структурная схема расчета
движения массы ПО на прямолиней­
ном участке
Рис. 22. Структурная схема расчета
движения единичного ПО по лотку,
состоящему из прямолинейных и кри­
волинейных участков
ходят скорость ПО в конце каждого
участка. Предварительно подкорен­
ное выражение (51) сравнивается с ну­
лем, чтобы определить, не остановился
ли ПО.
Д ля определения скорости и общего
времени прохождения ПО участка зна­
чению начальной скорости о0 при­
сваивается значение скорости на ПО
выходе из первого промежутка, а н на­
чальному времени, которое равнялось
нулю, прибавляется время прохожде­
ния промежутка. Определяют угло­
вые границы следующего промежутка
криволинейного лотка а п и а&.
Расчеты продолжают до тех пор,
пока ПО не преодолеет весь участок
лотка.
Расчет скорости и времени движения
единичного ПО по лотку, состоящему
из нескольких прямолинейных и
криволинейных участков (рис. 22),
ведут на каждом участке последова­
тельно. Сначала определяют вид
участка — прямолинейный или криво­
линейный. Если участок лотка прямо­
линейный, то вычисление ведут по
одной структурной схеме (см. рис. 20),
а если лоток криволинейный — по
другой (см. рис. 21).
Для дальнейшего расчета значению
скорости на входе в следующий участок
лотка присваивают скорость, получен­
ную ПО в конце предыдущего уча­
стка, и расчет повторяют заново для
нового участка лотка.
После завершения последователь­
ных расчетов будет получена скорость
ПО на выходе из лотка, равная ско­
рости ПО при выходе из последнего
участка лотка.
Общее время прохождения ПО
всего лотка определяют суммирова­
нием времени прохождения каждого
участка, а производительность опре­
деляют как 60/^,
Д ля расчета скорости и времени
движения массы ПО по лотку, состо­
ящему из нескольких прямолинейных
и криволинейных участков (рис. 23),
предварительно
определяют число
ПО, располагающихся на каждом уча­
стке лотка.
В общую формулу расчета входят
составляюшие величины от криволи­
нейного и прямолинейного участков.
Поэтому эти величины вычисляют по
различным формулам, как это следует
из структурной схемы.
В операторе 17 составляющие сум­
мируются по мере выполнения цикла
перебора всех участков.
Рис. 23. Структурная схема расчета движения массы ПО по лотну, состоящему
из прямолинейные и криволинейные участков
По аналогии с предыдущими вариан­
тами расчетов предусмотрены проверки
отсутствия движения ПО или прекра­
щения движения, для чего предусмо­
трены операторы 20 и 22.
При функционировании лотка, где
ПО расположены массой, наблюдаются
моменты, когда новые ПО не посту­
пают, а оставшееся число ПО выра­
батывается. Но и при таком варианте
недопустимо, чтобы ПО прекратили
движение. Для этих целей возможно
также проведение расчетов в соответ­
ствии со структурной схемой (рис. 24).
В расчете постепенно (по одному ПО)
сокращается число ПО на всех уча­
стках, начиная с первого. По мере
уменьшения числа ПО вычисляют дли­
ну участка лотка. Если она становится
равной или меньшей нуля, то это озна­
чает, что на прямолинейном участие
не осталось ПО.
Если участок лотка криволинейный,
то вычисляют значение центрального
угла, определяемого длиной ПО (опе­
ратор 13), Затем, сравнивая с&о и
определяют, все ли ПО прошли криво­
линейный участок. Уменьшая значе­
ние центрального угла на величину
угла, определяемого длиной ПО, рас­
чет выполняют вновь до момента,
пока а 0 не станет меньше а
По мере уменьшения числа ПО на
участке фиксируется, при каком ия
количестве будет получена максималь­
ная пропускная способность участка
и соответствующая скорость движения
на нем.
При выполнении полного расчета
(рис. 25) выделяют пять этапов.
Первый этап — расчет движения еди­
ничного ПО на каждом участке лотка.
Расчет проводят в соответствии со
структурными схемами для прямо­
линейного участка (см. рис. 20) и для
криволинейного участка (см. рис. 21 ).
Предполагается, что на каждый уча­
сток лотка ПО поступает с начальной
скоростью, равной нулю.
Н а втором этапе рассчитывают дви­
жение единичного ПО по всей длине
Рис. 24. Структурная схема расчета
движения вырабатываемой массы ПО
по лотку, состоящему из прямолиней­
ны!» и криволинейных участков
Рис. 25. Структурная схема расчета ]
лотка. Результат — значение возмож­
ной производительности, времени дви­
жения по лотку и максимальной ско­
рости.
Третий этап — расчет движения мас­
сы ПО, заполняющих один участок
лотка. На этом этапе необходимо
энать, не возникнет ли остановка дви­
жущейся массы ПО. Кроме того, выяс­
няют возможность движения выраба­
тываемой массы ПО на данном уча­
стке лотка (см. рис. 23, 24).
Четвертый этап — расчет движения
массы ПО, заполняющих весь лоток
(см. рис. 23). После расчета опреде­
ляют скорость ПО на выходе из лотка
и время его прохождения.
Пятый этап — расчет движения мас­
сы ПО, вырабатываемой со всего лотка
(см. рис. 24).
Если в каком-либо месте лотка пре­
кратится движение ПО, то конструк­
тор должен изменить параметры лотка
или его участка и повторить расчет.
По приведенным структурным схемам
можно составить программы и выпол­
нить эту работу на ЭВМ.
Расчет длины лотка-магазина БЗУ.
Д ля БЗУ коэффициент выдачи г\ =
= П 3/П т = Г13/( 2л), где П 3 — факти­
ческая производи!ельность БЗУ ; П т —
производительность загружаемой тех­
нологической машины; г — число за­
хватных органов; п — частота вра­
щения захватных органов. Отклонение
производительности Б ЗУ от средней
(фактической) величины
,_°,5
(-й —
личимых положений ПО; 1%— /-я про­
екция длины ПО на направляющую
вибродорожки; Р* — вероятность /-го
различимого положения ПО на вибро­
дорожке.
Д ля плоских ПО
X
т
2
1=1
1
пг
[ т
П ,) .
Длина лотка-магазина, необходимая
для вмещения запаса ПО, обеспечи­
вающего синхронизацию по произво­
дительности,
I = Тцй,
где Т — время, мин; й — диаметр или
длина ПО. В общем случае Т = 1 мин
и 2 = дс1.
Расчет длины лотка-магазина ВЗУ.
Условие 1. Средняя производительность
ВЗУ характеризуется математическим
ожиданием М (Пв) и равна произво­
дительности П т технологической ма­
шины:
где Нъ — кратчайшее расстояние от
центра масс до 1-й стороны; Р* =
= (0,5; 1) — вероятность нахождения
ПО на одной из своих сторон (если
ПО имеет плоскость симметрии Р% =
= 1, если нет, Р* = 0,5).
Д ля объемных ПО расчет Р* дан
в [34].
Разброс а (Пв) значений произво­
дительности М (Пт) определится из
выражения
« ( П „ ) - [ М ( П Й - М ! (П ,)]° -1 -
М (п 8) = б8р м ( - 1 ) е = п т ,
где к3 — коэффициент плотности по­
тока ПО (для валиков к3 = 0,98; для
пластин к3 = 0,85; для призм къ =
= 0,9); V — скорость вибротранспор­
тирования потока ПО; 0 — коэффи­
циент, характеризующий способ ориен­
тирования ПО (0 = 1 при активном
ориентировании; 0 = Р т> где Р т —
вероятность требуемого на выходе по­
ложения ПО при пассивном ориенти­
ровании; Р т < 0 < 1 при комбинированном ориентировании); М
математическое ожидание плотности
заполнения вибродорожки различи­
мыми положениями ПО, М
Й=1
Р±_
и
=
здесь # р — число раз-
с доверительной вероятностью (гаран­
тией)
Р (I Пт — М (П3)| < б) =
= ф0 (
— ).
\ К 2 а ( П т) /
Диапазон бж разброса производитель­
ности М (П8) от П т определится кан
«х= / 2? (0°(па),
где у (/) — значение функции Лапла­
са Ф0.
При гарантии 95 % 6 9б = 1,98а (П3),
при гарантии 99 % б 99 = 2,62а (ПТ).
Априорная длина лотка-магазина
при М (П3) = Пт определится кан
Ь = 1Т6аТ = 1 , Ш Ту ( 0 ^ ( П 8),
где Т — время работы оборудования.
Д ля практических расчетов удобно
пользоваться следующей формулой:
Ь = 21тТ к ^ 0 X
0,5
Заменяя математические ожидания и
дисперсии их средними оценками, по­
лученными при большом объеме испы­
таний, емкость магазина определится
как
в=
1= 1
Это максимальная длина лотка-мага­
зина с гарантией 96 % , что он не
переполнится и не опустеет.
Условие 2. При больших разброса®
о (Пт) величина Ь может быть значи­
тельной. Длина Ь лотка может быть
выбрана произвольно, если произво­
дительность ВЗУ увеличить на ве­
личину
М (П з)
&х
1
М (П 3)
" М (П8)
по сравнению с производительностью
П т технологической машины, т. е.
М (П3) = кП т .
Условие 3. Производительность ВЗУ
эа счет скорости или способа ориенти­
рования не удается увеличить в х раз,
а только до М* (П3), причем М (П3) <
< М* (П3) < кП т . Для М* (Пт) уста­
новлено значение Ь*. Тогда для тех­
нологической „ машины с Пт длина
лотка-магазина определится как
2 * = 21, — Г*.
Вариант расчета длины лотка-мага­
зина методом статистического анализа.
Если производительность П 3 ЗУ и
производительность технологической
машины П т случайные величины, то
емкость е лотка-магазина определится
как
8 = Г [М (Пв)— М (П Т)],
где Т — базовый период времени, при
минутной производительности Т =
= 1 мин. Математические ожидания
М (П3) и М (Пт) определяются на
основании статистического анализа ра­
боты оборудования. Средний разброс
емкости лотка-магавина определится
дисперсией
а 2 (в) = Т [а 2 (П3) + а 2 (Пт)],
где а 2 (Пт) и а 2 (П3) — дисперсии ра­
боты загрузочного устройства и теи­
нологической машины.
т(пв.вр- п т. вр+зу^+Щ,
где П3. ср — средняя производитель­
ность ВЗУ; Пт. ср — то же техноло­
гической машины; 5 8 — среднеквадра­
тическое отклонение производительно­
сти ВЗУ; 5 Т — то же оборудования.
Если П3. ср ==
ср» то
8 = 3
Т
1 ^ 5 2 - 5 2 .
При П т = сопз* и П3# ср = Пт
8
=
Т (П3. ср + З 5 3) .
Необходимая длина лотка-магаэина
= в/гр.
2. МЕХАНИЗМЫ
ПОШТУЧНОЙ ВЫДАЧИ
Предметы обработки в лотках и ма­
газинах перемещаются общей массой.
Они контактируют друг с другом,
могут сопрягаться по элементам кон­
тура или в некоторой мере сцепляться
между собой.
Механизм поштучной выдачи (МПВ)
предназначен для отсекания от общего
потока единичных ПО.
Поштучную выдачу ПО можно за­
менить их поштучным приемом. В пер­
вом случае МПВ представляет собой
составную часть лотка-магазина, во
втором — питателя. Но во всех слу­
чаях работа МПВ должна быть син­
хронизирована с технологической ма­
шиной (ТМ).
Процесс отсечки может протекать
при механическом воздействии, при
использовании сжатого воздуха, ма­
гнитных или электромагнитных сил
(табл. 4).
Наиболее многочисленна и разно­
образна группа механических МПВ.
Отсекатель МПВ может выполнять
следующие движения: возвратно-по­
ступательное, колебательное (возврат­
но-вращательное), вращательное, слож­
ное (комбинированное).
Механический с возвратно-поступательным
движением отсекателя, роль которого вы­
полняет инструмент (пуансон), простого
действия: 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — инстру­
мент (отсекатель)
Механический с возвратно-поступательным
движением отсекателя, роль которого вы­
полняет толкатель. ПО перемещаются из
лотка 1 в лоток 2 , выполненный со смеще­
нием канала транспортирования. МПВ про­
стого действия (3 — ПО; 4 — толкатель)
Механический с возвратно-поступательным
движением отсекателя, роль которого вы­
полняет ползун питателя, простого дей­
ствия: 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — ползун пи­
тателя
Механический с возвратно-вращательным
движением отсекателя, роль которого вы­
полняет сектор питателя, простого дей­
ствия: 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — сектор пи­
тателя
Механический с возвратно-поступательным
движением ползуна отсекателя, снабженно­
го двумя штифтами 4 и 5, двойного дей­
ствия. Штифт 4 может выполняться под­
пружиненным; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 —
ползун отсекателя
Механический с возвратно-вращательным
движением рычага отсекателя, снабженного
двумя штифтами 4 и 5, двойного действия.
Штифт 4 может выполняться подпружинен­
ным; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — рычаг отсе­
кателя
Механический с вращательным движением
отсекателя, роль которого выполняют ку­
лачки 3 и 4 у закрепленные на одном валу,
двойного действия; 1 — лоток; 2 — ПО
Механический с вращательным движением
отсекателя, роль которого выполняет звез­
дочка, простого действия; 1 — лоток; 2 —
ПО; 3 — звездочка
Механический с вращательным движением
отсекателя, роль которого выполняет винт
(шнек); 1 — лоток; 2 — ПО; 5 — винт
Механический со сложным движением отсе­
кателя, роль которого выполняет ползун
питателя, совершающий одновременно возвратно-поступательное и возвратно-враща­
тельное движения, простого действия; 1 —
лоток; 2 — ПО; 3 — ползун питателя с фи­
гурной проточкой; 4 — штифт
2
Электромагнитный, отсечка ПО осуще­
ствляется за счет продольного краевого эф­
фекта индуктора; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 —
катушки индуктора бегущего магнитного
поля
3
/
2 3
Электродинамический, отсечка ПО осуще­
ствляется вследствие взаимодействия ПО
с неоднородным переменным магнитным по­
лем; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 — полюсные на­
конечники магнитопровода
Пневматический, отсечка ПО осуществляет­
ся за счет перепада давлений в лотке, вы­
званного истечением сжатого воздуха из от­
верстий лотка; 1 — лоток; 2 — ПО; 3 —
воздухопровод; 4 — ползун питателя
Пневматический, отсечка ПО осуществляет­
ся за счет перепада давлений в лотке, регу­
лируемого клапаном; 1 — лоток; 2 — ПО;
3 — воздухопровод; 4 — клапан; 5 — пол­
зун питателя
МПВ с возвратно-поступательным и
возвратно-вращательным движениями
реализуются при связи отсекателя
с исполнительным органом ТМ. Вра­
щательное движение отсекателя удобно
получать, связывая его с распредели­
тельным валом ТМ, синхронизиру­
ющим работу всех механизмов ма­
шины. Сложным (комбинированным)
движением наделяют отсекатель в тех
случаях, когда ему придаются допол­
нительные функции, например пере­
ориентирование ПО, отсеченного от
общей массы, в пространстве.
Различают МПВ простого и двой­
ного действия. Механизм простого
действия обеспечивает поштучную вы­
дачу в один прием, а двойного — в два
приема: отделение ПО от общего по­
тока и выдачу его в питатель.
Принцип работы МПВ простого дей­
ствия заключается в том, что отсека­
тель или выполняющий его функции
иной элемент устройства способен за­
хватить и переместить лишь один ПО.
В процессе захвата механизм дает
возможность продвинуть ПО в лотке
на шаг, а во время отсечки и транс­
портирования ограничивает переме­
щение ПО в лотке, перекрывая его
русло (канал транспортирования).
Функционирование МПВ двойного
действия сводится н поочередному пе­
ремещению двух штифтов (планок, ку­
лачков), перекрывающих канал тран­
спортирования ПО. Расстояние между
штифтами выбирают в зависимости
от конфигурации ПО и его размеров.
Если ПО имеет закругленную или
иную форму, обеспечивающую отсечку
жестким упором, расстояние между
штифтами должно быть таким, чтобы
обеспечить нахождение между ними
единичного ПО. В том случае, когда
ПО сопрягаются своим контуром так,
что жесткий упор не может вклиниться
между ними, штифты размещают на
несколько большем расстоянии и верх­
ний из них подпружинивают. Тогда
отсекающий штифт не становится на
пути движения ПО, а прижимает
второй ПО к стенке лотка и удерживает
его и последующие от перемещения,
в то время как нижний штифт откры­
вает канал транспортирования для
выдачи первого по ходу движения
отсеченного ПО.
Функции штифтов могут выполнять
кулачки, имеющие вращательное или
возвратно-вращательное
движение.
Действие кулачков аналогично дей­
ствию жестких упоров.
МПВ двойного действия применяют
в тех случаях, когда ПО в лотке имеют
склонность к слипанию или сцеплению
друг с другом или когда по конструкции
питателя исключен подвод к нему
группы ПО, а возможна доставка ПО,
изолированных друг от друга.
МПВ, отсекатель которых выполнен
в виде звездочки или зубчатого ба­
рабана, могут иметь прерывистое или
непрерывное вращение рабочего орга­
на. Они обеспечивают высокую про­
изводительность устройства при ма­
лых динамических нагрузках.
К МПВ с вращательным движением
отсекателя относят также и винтовые
(шнековые) устройства. При однозаходном винте за поворот на один оборот
механизм отсекает от общей массы
один Г10, если винт двухзаходный, —
два ПО. МПВ производителен, отли­
чается плавностью работы.
Действие механических МПВ со­
провождается приложением к ПО кон­
тактных усилий. В тех случаях, когда
это недопустимо, можно использовать
иные способы отсечки, обеспечиваю­
щие бесконтактное отделение единич­
ных ПО от ии общей массы в лотке
устройства. Кроме того, МПВ бескон­
тактного действия отличаются уни­
версальностью.
Электродинамические исследования
показали, что для бесконтактной по­
штучной выдачи ферромагнитных ПО
или ПО с ферромагнитными элемента­
ми можно использовать индуктор бегу­
щего магнитного поля в виде системы
катушек, подключенных к источнику
трехфазного тока. В конце индуктора
магнитное поле является чисто пуль­
сирующим. Это вызывает продольный
краевой эффект, в результате которого
к ПО прилагается сила противополож­
ного знака, тормозящая его движение.
Поэтому каждый новый ПО переме­
стится в конец индуктора, выдав ив
лотка устройства предыдущий ПО.
Бесконтактную отсечку и фиксацию
ферромагнитных,
неферромагнитных
токопроводящих и диэлектрических ПО
в лотках можно осуществлять, созда­
вая на их участках неоднородные маг­
нитные, переменные магнитные и элек­
тростатические поля.
Пневматические МПВ эффективны
при загрузке ПО с небольшой плот­
ностью материлов при значительных
поверхностях обтекания. Их исполь­
зование целесообразно для ПО с низ­
кими прочностными характеристиками
или с легко повреждаемым поверхност­
ным слоем. Встречные струи воздуха,
обеспечивающие безударный останов
ПО при их торможении и отсечке,
позволяют осуществлять высокопроиз­
водительную вагрузку хрупких ПО
118].
Отсечка находящихся в лотке ПО
пневматическими методами заключает­
ся в создании в МПВ сбалансиро­
ванного перепада давлений при струй­
ной отсечке единичного ПО в конце
лотка и нарушении его при выдаче
ПО из лотка питателем, приводящем
к струйной отсечке очередного еди­
ничного ПО.
Выбор конкретного исполнения МПВ
и методика его расчета определяются
конструкцией питателя ТМ и машины
в целом.
ГЛАВА О .
СМЕННЫЕ УСТРОЙСТВА НАКОПЛЕНИЯ
1. ГРУППОВАЯ ЗАГРУЗКА
И КАССЕТИРОВАНИЕ
Эффективным методом повышения
производительности труда является и
одновременная обработка группы пред­
метов обработки (ПО) в многопози­
ционных приспособлениях. Для за­
грузки технологических машин (ТМ),
оснащенных такими приспособлениями,
используют сменные устройства на­
копления ПО — кассеты.
Применение кассет позволяет осуще­
ствлять межоперационное транспорти­
рование, хранение, обработку и сбор­
ку ПО партиями, когда каждый ПО
надлежащим образом сориентирован,
скоординирован, сбазирован или за­
креплен.
Разрознение ПО, позволяющее иск­
лючить контакты между ними, эффек­
тивно при транспортировании и обра­
ботке нежестких, легкодеформируемых и склонных к взаимному сцеп­
лению ПО. А ии координирование
упрощает и повышает надежность авто­
матического поиска и захвата изделий
инструментом или захватным органом
системы автоматической загрузки.
В условиях многономенклатурного
производства перспективно использо­
вание универсальных кассет с изме­
няющимися размерами и конфигура­
цией гнезд или штырей.
В основу классификации кассет по­
ложены следующие признаки:
выполняемые функции — обеспече­
ние разделения, координирования, со­
хранение ориентации при транспорти­
ровании, хранении, автоматической вы­
даче, обработке, сборке;
универсальность — специальные,
универсальные;
расположение гнезд — плоские, вер­
тикальные, комбинированные; одноряд­
ные, многорядные, составные; при
этом гнезда могут быть расположены
по прямой, по окружности, в радиаль­
ном направлении, в шахматном по­
рядке;
возможность контакта — обеспече­
ние укладки ПО вразрядку, вплотную;
вид базирования — лотковые, гнез­
довые, штыревые, клеммные;
способ фиксации — с механической,
пневматической струйной или вакуум­
ной, пневмомеханической, магнитной
или электромагнитной фиксацией ПО.
Обычно трудоемкость загрузки кас­
сет составляет 25—70 % трудоемкости
технологической операции. Большая
трудоемкость операций кассетирования и недопустимость в ряде случаев
пинцетной укладки обусловили необ­
ходимость создания специальных кассетирующих автоматов. Обобщение
опыта проектирования и эксплуатации
автоматов с последовательной уклад­
кой ПО в гнезда кассеты показало, что
они не конкурентны с ручной за­
грузкой, так как в них трудно реали­
зовать ритм 0,6—0,8 с. Высокая про­
изводительность на операциях кассетирования (в 5— 10 раз выше ручной)
может быть достигнута благодаря при­
менению методов групповой укладки
сразу всех ПО по числу гнезд кассеты.
Рассмотрим основные системы авто­
матического кассетирования ПО раз­
личной сложности. Наиболее просты­
ми являются средства кассетирования
ПО без вторичного ориентирования
по линейным или угловым координа­
там. К ним можно отнести устройства
кассетирования ферромагнитных стер­
жневых заготовок в магнитном поле
(рис. 1, а, б). В зависимости от тех­
нологической задачи заготовки 2, по­
даваемые сплошным потоком из виб­
робункера 1 , могут укладываться в го­
ризонтальный или вертикальный на­
копитель, состоящий из емкости 8
и ориентирующих магнитов 4 . Выдача
заготовок из накопителя проводится
захватами роторного 5 или шибер­
ного 6 типа с магнитными вставками,
поле который сильнее поля накопи­
теля. Кассетирование неферромагнит­
ных стержневых заготовок 1 (особенно
пустотелых) достаточно эффективно
осуществляется в пневматической си­
стеме (рис. 1, в), в которой для стиму­
лирования процесса западания заго­
товок в гнезда съемной кассеты 2
используется подача сжатого воздуха
к гнездам. Кассету устанавливают на
вращающийся или качающийся на
горизонтальной оси барабан З у в кото­
рый загружают партию заготовок.
При качании барабана захваченные
воздушным потоком заготовки запа­
дают в гнезда кассеты, закрывают
выход воздуху и удерживаются там
силой Р д за счет перепада давлений Ар
внутри р 1 и вне р а барабана. Условие
удержания заготовки в гнезде при
верхнем положении кассеты: Р д > О,
где Р д = А рР с ; Ар = р г — р а ; Р с —
площадь поперечного сечения заго­
товки; О — сила тяжести. Для авто­
матизации процессов кассетирования
широко применяют вибромеханические
системы благодаря их высокой про/
2 3 4
3
6)
Рис. 1. Системы кассетирования ПО
без вторичного ориентирования
изводительности, универсальности и
возможности быстрой переналадки с
одного типоразмера заготовок на дру­
гой. В системе кассетирования без
вторичного ориентирования ПО уклад­
ка симметричных тонких пластин 8
(рис. 2, а) осуществляется с помощью
вибробункера, на выходе которого
установлена вертикальная кассета 10
с подвижным поршнем 12. Пластины
по лотку 5 поступают на участок
лотка 2 с наклонным дном, откуда
попадают в надпоршневое простран­
ство кассеты 10. На выступе 4 лотка
происходит разъединение пластин. Пла­
стины, не успевшие войти в щель
надпоршневого пространства, отво­
дятся обратно в бункер. При вибрации
чаши бункера первый боек 7 совер­
шает периодическое движение между
резиновыми амортизаторами 6 , обес­
печивая предварительное разъедине­
ние потока пластин. Второй колеблю­
щийся боек 1 с фрикционной наклад­
кой 3 обеспечивает проталкивание пла­
стин в кассету. Накапливаясь над
поршнем, пластины перекрывают луч
фотоэлемента 9, по команде которого
включается привод 11 поршня 12.
Поршень опускается до момента за­
светки фоторезистора датчика, в ре­
зультате чего вырабатывается сигнал
на останов привода. Далее цикл пов­
торяется. При полном заполнении
кассеты шток поршня нажимает на
конечный выключатель и система оста­
навливается. Аналогичное вибрацион­
ное устройство используется для кас­
сетирования тонких рамок 2 (рис. 2, б),
которые нанизываются на съемный
стержень 3 .
Перемещение рамок по стержню
происходит под действием силы тяже­
сти и вибрации, которая передается
на держатель 1 стержневой кассеты.
Момент заполнения стержня рамками
фиксируется фотодатчиком, по коман­
де которого отключается электрома­
гнитный вибратор бункера (на ри­
сунке не показан).
Существует три основных способа
группового кассетирования ПО в вибромеханических системах: без направ­
ленного перемещения потока ПО по
кассете; с направленным перемеще­
нием ПО по кассете; комбинированный
с вращением кассет.
2
3
4
5
6
7
8
6
О
Рис. 2. Вибромеханические системы кассетирования
При первом способе заготовки 1
размещают навалом на поверхности
горизонтальной кассеты 2 (рис. 3, а),
которой сообщают вертикальные или
горизонтальные колебания, причем
траектория вертикальных колебаний
обычно прямолинейная, а горизон­
тальных — прямолинейная или более
сложная (например, эллиптическая).
Под действием вибрации и силы тяже­
сти ПО западают в гнезда кассеты,
ориентируясь благодаря соответству­
ющей конструкции гнезд и ячеек
предкассетника. В ряде случаев для
стимулирования процесса загрузки ПО
в гнезда кассеты дополнительно ис­
пользуют вакуум. При втором спо­
собе, вследствие направленных коле­
баний кассеты 3 (рис. 3, б) по прямо­
линейной или более сложной траек­
тории, осуществляется перемещение
по ее поверхности потока ПО 4 из
б)
V
1 -
с
1
Рис. 3. Схемы вибронеяаничесЕия си­
стем группового нассетирования
емкости 5 в начале кассеты. В про­
цессе перемещения ПО заполняют гнез­
да кассеты. Принцип ориентирования
такой же, как и в первом случае.
Линия возбуждения направленных ко­
лебаний расположена под углом к пло­
скости кассеты.
Третий способ объединяет оба пре­
дыдущих и, кроме того, дополнительно
предполагает вращение съемных кас­
сет 2 с барабаном / , смонтированном
на вибропроводе 8 (рис 3, в). В этом
случае имеет место циклическое за­
полнение поверяности кассет и ия
перемещение в поперечном направле­
нии одновременно со сложным коле­
бательным движением, интенсифициру­
ющим процессы ориентирования и за­
грузки ПО. Вариант с вращающимися
кассетами позволяет автоматизировать
процесс группового кассетирования,
включая операцию вторичного ориен­
тирования. Например, предваритель­
ное ориентирование стержневых заго­
товок 2 с кольцевым буртиком
(рис. 4, а), смещенным от середины,
производится в ступенчатых ячейках
предкассетника 2. Между предкассетником и кассетой 5 расположен отсекатель 8 , представляющий собой же­
сткую пластину, на нижнюю пло­
скость которой наклеена эластичная
прокладка 4 (например, из мягкой
резины). Диаметр отверстий в жесткой
пластине отсекателя несколько боль­
ше диаметра соосных с ними отверстий
в эластичной прокладке. При враще­
нии и вибрации системы заготовки
западают в гнезда кассеты примерно
равновероятно кан коротким, так и
длинным относительно буртика концом
(на рис. 4, а кассета показана в ниж­
нем положении). В начале движения
кассеты из нижнего положения в верх­
нее отсекатель 8 сдвигается относи­
тельно кассеты на величину, обеспечи­
вающую запирание в гнездах загото­
вок4^ запавших коротким концом, вслед­
ствие частичного перекрытия отвер­
стия гнезда эластичной прокладкой 4 .
В то ж е время прокладка 4 не пре­
пятствует выпаданию из гнезд заго­
товок, запавших в них длинным кон­
цом (в верхнем положении кассеты).
Таким образом, в процессе вращения
системы происходит постепенное за­
полнение кассеты заготовками с ориен­
тированием по концу.
Аналогичную систему применяют и
при кассетировании гладких стержне­
вых заготовок 1 с осевыми несквоз­
ными отверстиями различной глубины
(рис. 4, б). В этом случае вращающаяся
кассета представляет собой плиту 2
со штифтами-ловителями 3 и обоймой 6
с гнездами, которые соосны с лови­
телями. Между плитой и обоймой
расположен отсекатель 5 с упругими
элементами 4, который может совер­
шать возвратно-поступательное дви­
жение. Заготовки, запавшие на ло­
Рис. 4. Схемы вторичного ориентирования заготовок в вибромеханической си­
стеме группового кассетирования
вители глубоким отверстием, удержи­
ваются на них элементами 4 за счет
натяга, который создается при сме­
щении отсекателя 5 относительно кас­
сеты (на рис. 4, б кассета показана
в верхнем положении). Заготовки, за­
павшие на ловители неглубоким от­
верстием, оказываются вне зоны дей­
ствия упругих элементов и поэтому
под действием силы тяжести выпадают
из гнезд при верхнем положении кас­
сеты. В нижнем положении кассеты
отсекатель возвращается в исходное
Положение. Многократное повторение
описанных циклов обеспечивает пере­
ориентацию заготовок и заполнение
кассеты.
В подобной системе осуществляется
кассетирование и вторичное ориенти­
рование стержневых заготовок по уг­
ловой координате. Пусть на штыри-
ловители 8 подаются заготовки
1
(рис. 4, в)у предварительно сориенти­
рованные по концу (например, кон­
тактные гнезда штепсельных разъе­
мов). Угловое ориентирование заго­
товок на полукруглом выступе 4 про­
исходит вследствие их поворота во­
круг продольной оси под действием
направленной вибрации. Заготовки
имеют на нижнем конце лыску, по
которой производится их ориентиро­
вание по угловой координате. Если
заготовка 2 попадает на выступ 4
не лыской, то под действием вибрации
он начинает вращаться до тех пор, пока
лыска не совместится с выступом.
После этого заготовка под действием
силы тяжести и вибрации опускается
до упора в перегородку б и фикси­
руется в этом положении вертикаль­
ными площадками 6 выступа 4 . Д ля
Рис. 5. Схемы вторичного ориентирования заготовок в пневматической системе
гр уппового кассетирования
заготовок бее центрального отверстия
ловители 8 отсутствуют.
В пневматической системе кассетирования тонкостенных
трубой
5
(рис. 5, а) с незначительно смещенным
от середины буртиком ориентирование
ваготовок по концу осуществляется
подбором давления сжатого воздуха
в качающемся бункере 6 . При кача­
нии бункера трубки вападают в гнезда
кассеты 1 как коротким 2 , так и
длинным 8 концом примерно с одина­
ковой вероятностью. Давление в бун­
кере подбирают таким, чтобы при
верхнем расположении кассеты трубки
под дейстием силы тяжести выпадали
ив гнезд. Однако наличие вакуумной
камеры 4 с отверстиями, расположен­
ными напротив гнезд кассеты, обеспе­
чивает дополнительное подсасывающее
действие и удержание в гнездах тру­
бок, вапавших длинным концом. На
короткий конец ваготовки вакуум не
действует вследствие наличия атмос­
ферной полости, разделяющей кас­
сету и вакуумную камеру.
Кассетирование тонкостенных конус­
ных втулок 1 обеспечивается специаль­
ной конструкцией гнезд, представля­
ющих собой небольшие углубления
в кассете 2 с двумя или более сквоз­
ными отверстиями 8 (рис. б, б). Отвер­
стия расположены по окружности
фланца втулки, и поэтому в гнездах
удерживаются лишь втулки 4У за­
павшие в них фланцем.
При
кассетировании дисков 1
(рис. 5, в) с односторонней кольцевой
канавкой гнездо кассеты 2 должно
иметь конструкцию, аналогичную покаванной на предыдущей схеме. При
определенном давлении р* внутри бун­
кера в гнездах кассеты (в верхнем ее
положении) удерживаются лишь ди­
ски 4, запавшие вниз канавкой, а
остальные выпадают из гнезд в бункер.
Удерживающая сила Р д зависит от
величины Р 0 (при Ар — сопз!). Для
диска 4 Р 0 равно площади проекции
канавки, а для диска 1 Ра равно
суммарной площади поперечных сече­
ний отверстий 8 в гнезде, т. о. Р с >
> Р$ (следовательно, Р д > Р д). Усло­
вие нормальной работы системы: Р п >
> 0 , Рд < 0 .
Наиболее успешно пневматические
системы применяют для* кассетирова­
ния пустотелых ПО типа тел враще­
ния. Групповая укладка в кассету
плоских заготовок. 8 осуществляется
с применением вибрации и вакуума
(рис. 6). Первичное горизонтальное
ориентирование плоских заготовок осу­
ществляется при западании их в гнез­
да промежуточной кассеты 1 с вакуум­
ной камерой под действием вибрации,
возникающей при работе вибропри-
Рис. 6. Схема вибровакуумной системы
группового кассетирования
вода 5. Заготовки в гнездах кассеты
располагаются узким кондом влево
и вправо примерно с равной вероят­
ностью. После заполнения всех гнезд
включается вакуум и кассета 1 перево­
рачивается на 180°. При этом заготов­
ки в гнездах удерживаются за счет
вакуума, а остальные ссыпаются в
тару. Затем кассета совмещается с уз­
лом вторичного ориентирования 2 и
вакуум отключается. Заготовки па­
дают в гнезда, где благодаря наличию
клиньев 4 ориентируются однозначно
уэким концом вниз. Под действием
силы тяжести и вибрации заготовки
попадают в каналы сборника 7, а от­
туда — в гнезда технологической кас­
сеты 6. Во время процесса вторичного
ориентирования одних заготовок опе­
ратор засыпает очередную партию но­
вых заготовок в емкость уела первич­
ного ориентирования. Далее цикл пов­
торяется.
Групповая загрузка осуществляет­
ся с помощью специальных захватов,
обеспечивающих партионную выдачу
заготовок из емкости-накопителя. Од­
ним из возможных вариантов является
применение гибкого захвата для за­
грузки заготовок типа контактов.
Ориентирование
контактов
5
(рис. 7) осуществляется по известному
принципу опрокидыванием хвостовой
части заготовки в профильное окно
на дорожке вибробункера 1 . Ориен­
тированные контакты поступают на
линейный виброконвейер 2, где они
накапливаются, дойдя до конечного
упора. На виброконвейере контакты
фиксируются с определенным шагом
с помощью уступов (через один). За­
тем сверху опускается захват 5, пред­
ставляющий собой гибкую ленту, за­
крепленную на роликах. Н а ленте
с соответствующим шагом закреплены
штыри, которые с натягом входят
в пружинные гнезда контактов. После
захвата партии контактов лента под­
нимается вверх, одновременно нама­
тываясь на левый ролик. Контакты
теперь располагаются по окружности
в точном соответствии с пазами ко­
лодки 4 . Захват опускается вниз,
вставляет контакты в пазы колодки,
где они фиксируются сверху специальI 1 Чт --Н-тт1-—
Рис. 7. Схема групповой загрузки заготовок с помощью гибкого захвата
неш прижимом. Затем захват подни­
мается вверх, штыри выходят из гнезд
контактов и лента разматывается с ро­
лика. В это время очередная партия
контактов заполняет виброконвейер 2
и цикл повторяется.
Другой групповой вахват 5 (рис. 8)
содержит ряд стержней со специаль­
ными гнездами вверху по форме за­
готовки. Указанный захват предназна­
чен для партионной выдачи плоских
заготовок 8 из накопителя, который
содержит емкость 6 , ориентирующие
магниты 4 , загрузочный лоток 1 и
манипулятор 2, а также магнит 7
для предотвращения слипания заго­
товок в зоне загрузки. Заготовки
концентрируются в зоне каждого стерж­
ня захвата с помощью специальных
электромагнитов, расположенных с тем
ж е шагом, что и стержни (на рисунке
электромагниты не показаны). Б ла­
годаря этому вероятность захвата заго­
товок увеличивается. После загрузки
партии заготовок 3 в накопитель за­
хват 5 перемещаются вверх и заго­
товки западают в гнезда стержней
захвата. При выходе стержней из
накопителя вследствие неоднородности
поля у края магнита заготовки под­
жимаются к гнездам с некоторым уси­
лием. После съема заготовок со стерж­
ней захват опускается вниз и цикл
повторяется.
В системе кассетирования тонких
рамок 4 (рис. 9) роль группового
захвата выполняет линейный индук­
тор / , на который подается высокое
напряжение. Когда индуктор подво-
Рис. 9. Схема групповой загрузки тон­
ких рамок с помощью электростатиче­
ского захвата
дится к рамкам, размещенным на
стержнях 2 магазина, под действием
электрического поля крайние рамки на
всех стержнях отклоняются в направ­
лении индуктора, занимая горизон­
тальное положение. После этого снизу
выдвигается групповой съемник в виде
заостренных стержней 3 , которые сни­
мают заготовки с горизонтального
стержневого магазина. Снятые рамки
скользят по стержням съемника вниз,
одновременно разворачиваясь на 90°
в соответствии с размещением гнезд 5
технологической кассеты. Разворот ра­
мок происходит благодаря специаль­
ной форме стержней 3 съемника.
Для целей групповой загрузки ис­
пользуют специальные вакуумные за­
хваты и другие устройства 111, 18].
2. ВИДЫ КАССЕТ И МЕТОДЫ
ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
7
6
Рис. 8. Схема групповой выгрузки за­
готовок из магнитного накопителя
Необходимым элементом организа­
ции материальных потоков в автома­
тизированном производстве является
транспортная тара, технологические
носители (кассеты и спутники). Кас­
сеты применяются для партионной
обработки ПО на технологических опе­
рациях мойки, обезжиривания и суш­
ки, травления, термообработки и галь-
в)
-ф^Ф
ФфФ ФфФ
* * * <|>*ф +++
ФлФ ФлФ-^ф- ф-тф-
0°*
*в#
к
<ъ°*
<5>0О *о* ^
^0^
к:
ч.
ч.
ч.
N0
Рис. 10. Классификация способов размещения заготовок в технологических
кассетах:
а , в — ПО расположена по прямой линии; 6 , в — ПО расположена ве по пряной линии;
в *— комбинированное расположение ПО
ванопокрытий, электроконтроля, кли­
матических испытаний и т. п. В случае
обработки заготовок при их хаотиче­
ском расположении в таре (навалом)
возникает брак вследствие слипания,
деформаций и неравномерной обработ­
ки в различная зоная тары. Д ля полу­
чения качественной обработки всея
ПО необходимо размещать ия в таре
в ориентированном положении. Ана­
лиз показывает, что в производстве
применяют самые разнообразные по
Рис. 11. Схемы кассетной сборки несложных узлов:
а — кристаллодержателя; б — изолятора
размерам и форме технологические
кассеты:
круглые, прямоугольные,
одно- и многорядные, из различных
металлов и полимерных материалов,
емкостью от десятков до сотен заго­
товок. В целях систематизации типажа
кассет и кассетирующих автоматов
разработана классификация способов
размещения ПО в технологических
кассетах, включающая пять вариантов
размещения по произнакам плотности,
рядности и геометрии (рис. 10). В за­
висимости от формы ряда ПО могут
располагаться прямолинейно или не­
прямолинейно. Непрямолинейное раз­
мещение ПО может иметь вид концен­
трических окружностей, дуги или ло­
маной линии. В рядах ПО распола­
гаются с различной плотностью: вплот­
ную или вразрядку. Возможны и раз­
нообразные комбинированные способы
прямолинейного и непрямолинейного
размещения ПО с различной плот­
ностью. Способ размещения ПО в кас-
Вид А (вариант I I )
д и д А (дариан т 1)
1
8
7
8
Рис. 12. Схема кассетной сборки прецизионных узлов
сете определяется требованиями тен-
нологической операции или емкостью
магазина загрузочного устройства.
Использование кассет в технологи­
ческом процессе можно показать на
примере групповой сборки одновре­
менно нескольких десятков сравни­
тельно несложных узлов, в конструк­
ции которых не предусмотрена вы­
сокая точность сопряжения входя­
щих в них деталей. На рис. И , а
представлена схема кассетной сборки
узла, состоящего из трех деталей.
В нижней (базовой) кассете на опе­
рациях кассетирования укладываются
детали двух типов: пластины 3 и про­
кладки 2 , причем для перегрузки про­
кладок в нижнюю кассету используют
промежуточную кассету (на рисунке
не показана). В верхней кассете раз­
мещаются стержневые детали 7, ко­
торые перегружаются в ячейки базо­
вой кассеты путем переворота ее на
180° и совмещения с базовой кассетой.
Аналогичная схема кассетной сборки
узлов, состоящих из фланца 6, втул­
ки 5 и стержня 4 , приведена на
рис. 11,6.
В случае кассетной сборки преци­
зионных узлов магнитно-вибрационная
система группового совмещения ми­
кроминиатюрных хрупких пластин 8
(рис. 12) с лепестками 1 выводной
рамки 3 при сборке узлов включает
в себя кассету 4 с гнездами под пла­
стины, магнитную матрицу 5 с полюс­
ными наконечниками 6 У прижимную
крышку 7 и источник вибрации в виде
импульсного генератора 9. Пластины 8
укладываются в гнезда кассеты 4
контактными выступами 2 вверх (к ле­
песткам 1 выводной рамки). При
укладке возможно некоторое угловое
смещение их по отношению к выводной
рамке, в связи с чем контактные вы­
ступы 2 не совпадают с лепестками 1
выводной рамки (вариант /). При
включении генератора 9 кассета с пла­
стинами подвергается вибрации с ча­
стотой 1 кГц. Под действием вибрации
и магнитного поля, возбуждаемого
в зазоре между полюсами 6 матрицы 5
и лепестками 1 ферромагнитной рам­
ки З у пластины 8 притягиваются к вы­
водной рамке и одновременно разво­
рачиваются в гнездах до совмещения
контактных выступов 2 из магнито­
мягкого материала с лепестками (ва­
риант / / ) . В этом положении магнит­
ное поле обеспечивает фиксацию сов­
мещенный элементов перед их соеди­
нением.
На входе и выходе технологических
машин кассеты во многих случаях
выполняют роль магазина, с помощью
которого автоматизируют операции за­
грузки-выгрузки ПО. Один из ва­
риантов кассетного магазина этажерочного типа показан на рис. 13.
В представленном магазине большой
емкости каждая кассета 5 с ПО вы­
двигается специальным толкателем 1
с полки этажерки 3 на разгрузочный
стол. В этом положении подвесной
манипулятор 4 выгружает ПО из
ячеек плоской кассеты и подает
их на рабочую позицию (на рисунке
не показана). Пустая кассета возвра­
щается на свою полку с помощью вин­
тового привода 5. Затем вертикальный
винтовой привод 2 опускает этажерку
на один шаг и на разгрузочный стол
выдвигается очередная кассета. Обыч­
но емкость кассетного магазина выби­
рают из расчета непрерывной работы
оборудования в течение рабочей смены,
В конце смены этажерка 8 с пустыми
кассетами оказывается в нижнем по­
ложении. Для подготовки оборудова­
ния к работе в следующую смену опе­
ратор перезаряжает этажерочный ма­
газин, который перемещается в исход­
ное верхнее положение. В ящике 7
хранится комплект резервных кассет.
Аналогичный кассетный магазин уста­
навливают и на выходе технологиче­
ской машины для выгрузки ПО из
рабочей воны в ячейки кассеты. Пре­
имуществом плоских ячеистых кассет
по сравнению с другими является их
универсальность, т. е. возможность
применения единого принципа загруз­
ки-выгрузки ПО различных типов.
Кроме того, плоская кассета удобна
с точки эрения визуального контроля
количества и качества уложенных в нее
ПО.
Технологические кассеты в каче­
стве вкладышей в ящичную тару ис­
пользуют и для межоперационного
транспортирования и хранения в ориен­
тированном положении заготовок, де­
талей и сборочных единиц мелких и
средние размеров (рис. 14, а). Вкла-
Ж
Ж
&
Ж
ж
&
€ ЫШ
\
Рис. 13. Схема кассетного магазина этажерочного типа
1111
ПОПП
1) II II II
Ц 11 II II
П1 II II II
II II II II
П И
Ш
1
Т
^
Т
г г
т -------Г
Рис. 14. Технологические кассеты для межоперационного транспортирования и
хранение заготовок в ориентированном положении
дыши 2 (рис, 14, б) могут устанавли­
ваться непосредственно на поддоны 1
или в закрытую тару 3. Базовая кон­
струкция закрытой пластмассовой тары
включает корпус, крышку и зажим
для сопроводительной документации.
Габариты тары внутри типоразмер­
ного ряда кратны габаритам базовой
конструкции. Тара всех типоразмеров
в различны® сочетаниях штабелирует­
ся в шесть рядов таким образом, что
верхние ряды не выходят за габариты
тары большего размера (рис. 14, в).
Нижний ряд при этом выдерживает
нагрузку до 500 Н. Пустая тара одного
типоразмера без крышек вкладывается
одна в другую.
Конструктивные параметры вклады­
шей (кассет) выбирают в зависимости
от требований технологического про­
цесса (от заготовительного производ­
ства до сборочной линии). Габариты
поддона определяются размерами ячеек
стеллажного склада. Поддоны изго­
товляют из листового полистирола
(толщиной не менее 6 мм) методом ва­
куумного формования или из алюми­
ниевого сплава литьем под давлением.
Производственная тара не должна
вагрязнять частицами или выделяе­
мыми парами транспортируемые заго­
товки и изделия. Поэтому для ее
изготовления рекомендуется исполь­
зовать химически стойкие, негигроско­
пичные и достаточно прочные полимер­
ные материалы, в частности полипро­
пилен, полистирол,
поликарбонат.
Кроме того, материал и конструкция
тары должны обеспечивать возмож­
ность легкой очистки ее внутренней
поверхности химическими реактивами.
Специальные регламентирующие до­
кументы устанавливают нормы ми­
кроклимата и правила соблюдения
технологической гигиены на предприя­
тиях, выпускающих изделия, при про­
изводстве которых требуется обеспече­
ние высокой чистоты поверхностей
деталей и узлов. При выполнении наи­
более ответственных технологических
операций недопустимо попадание на
поверхности деталей загрязнений в ви­
де пыли, окислов, органических про­
дуктов, пота и других веществ, ухуд­
шающих качество изделий. Пример­
ный перечень таких операций включает
в себя: изготовление специальных спла­
вов, тонкое шлифование и полирова­
ние, сплавление, подсборку прецевионных узлов, финишную очистку,
нанесение защитных и других спе­
циальных покрытий (в том числе в ва­
кууме), герметизацию, монтаж, на­
стройку и хранение изделий и т. п.
Если не соблюдены условия гермети­
зации помещения, то ответственные
операции выполняют в скафандрах и
другом оборудовании со специальной
защитной средой.
Необходимость соблюдения произ­
водственной гигиены предъявляет же­
сткие требования к оборудованию при
осуществлении комплексной автомати­
зации технологических процессов. Осо­
бенно важна проблема сохранения чи­
стоты изделий и заготовок на протя­
жении всего технологического цикла,
включая длительное межоперационное
хранение. Установлено, в частности,
что при воздействии атмосферы почти
все поверхности вступают в реакцию
с кислородом и парами воды, образуя
различные химические соединения. Об­
разующиеся окисные пленки ухудшают,
например, условия сварки и увеличи­
вают переходное сопротивление кон­
тактов. Чтобы избежать этого, изделияхранят в среде газа или жидкости,
адсорбция которых на данных поверх­
ностях отсутствует.
Для хранения особо чувствительных
элементов (полупроводниковых струк­
тур и т . п.) используют закрытые емко­
сти, наполненные инертным газом
(азот, аргон). В емкостях поддержи­
вается небольшое избыточное давле­
ние. Хранение и межоперационное
транспортирование очищенных дета­
лей осуществляют в специальной таре,
в состав которой входят герметичные
контейнеры. Герметичная тара пре­
дохраняет заготовки и детали не только
от механических повреждений, но и
от воздействия внешней среды, т. е.
от запыленности, влажности, темпе­
ратурных перепадов. Основной мате­
риал герметичной тары — блочный по­
листирол или поликарбонатная смола.
Простейший представитель типораз­
мерного ряда герметичной тары 1
(рис. 15) состоит из корпуса с притер­
той крышкой, а контейнеры 2 и 3
дополнительно имеют резиновое уплот­
нительное кольцо 5 и натяжные зам­
3 4
Рис. 15. Образцы герметичной тары
ки 6ш Кроме того, на контейнере 8
предусмотрены краники 4 для напол­
нения его инертным газом. Срок хране­
ния деталей (прошедших финишную
очистку) в герметичной таре без инерт­
ного газа составляет от 3 до 10 суток,
а в наполненной инертным газом —
до 30 суток. Герметичная тара обеспе­
чивает хранение и транспортирование
заготовок в кассетах.
Разработка кассет и соответствую­
щей оснастки с учетом всех техноло­
гических требований является частью
работ по организации поточно-автома­
тизированных участков партионной об­
работки и сборки изделий на основе
так называемых сквозных технологи­
ческих носителей. Под сквозной по­
нимают кассету, проходящую через
все или бблыпую часть технологиче­
ских операций участка (линии) без
выгрузки из нее обрабатываемых заго­
товок. Технологический поток с при­
менением сквозных кассет осуществ­
ляется по принципу перемещения за­
готовок с сохранением их первичного
ориентирования с минимальным числом
перегрузок непосредственно в транс­
портных системах линий. Внедрение
прогрессивной формы организации про­
изводственного процесса, исключающе­
го промежуточные перегрузки и не­
упорядоченное транспортирование за­
готовок и изделий, позволяет сокра­
тить трудоемкость в 2—3 раза и бран
по механическим повреждениям объ­
ектов обработки на технологическом
участке (линии) на 5—7 % . Очевидно,
что чем больше операций технологи­
ческого процесса удается охватить
одной кассетой, тем выше технико­
экономические показатели производ­
ства. Максимальный выигрыш полу­
чается при создании единой кассеты,
обеспечивающей выполнение всех тех­
нологических операций и межоперационное транспортирование в линии
без выгрузки из нее заготовок. Сум­
марное время всех перегрузок на опре­
деленном технологическом участке
Т п = йпя,
где I — время одной перегрузки; т ,
п — соответственно число перегрузон
и обрабатываемых заготовок.
В случае создания сквозной кассе­
ты-носителя т -*• 1 и
тш .
В частности, анализ трудоемкости
на технологических участках показы­
вает, что трудозатраты в случае при­
менения сквозной кассеты емкостью
не менее 10 заготовок сокращаются
в среднем на 60 % , а число перегрузок
снижается в 10 раз по сравнению
с вариантом несквозной кассеты. С ро­
стом объемов производства становится
очевидной важность эадачи сокраще­
ния времени Т и и создания базы для
организации непрерывного поточноавтоматиз ир ова нного пр оизводства.
Создание сквозных технологически»
кассет обычно осложняется вследствие
большого числа технических требова­
ний на различных технологических
операциях, причем особую трудность
представляет правильный выбор ма­
териала кассеты. Во многих случаях
материал сквозной кассеты должен
выдерживать значительные перепады
температур, быть стойким к различ­
ным агрессивным средам, иметь до­
статочную механическую прочность,
обеспечивать достижение 6-го квалитета точности при параметре шерохова.
тести Яа = 0,32 мкм. Кроме того, для
массового производства материал и
конструкция сквозной кассеты должны
удовлетворять условиям изготовления
ее прогрессивными методами формооб­
разования (например, литьем под дав­
лением) при невысокой стоимости.
Применение
унифицированных
сквозных кассет упрощает решение
задачи автоматизации загрузки-выгруз­
ки заготовок на различных техноло­
гических операциях. Унификация кас­
сетных магазинов автоматических за­
грузочных устройств может быть осу­
ществлена на основе модульной кон­
струкции
технологических
кассет
(рис. 16). Базой типоразмерного ряда
кассет может служить квадратный мо­
дуль / , а остальные размеры в этом
случае
получают
соответственно
удвоением базового модуля и полу­
ченного габарита 2, 3. Это в свою оче­
редь позволяет унифицировать сред­
ства транспортирования, загрузки-выгрузки (в частности, загрузочные ма­
нипуляторы и устройства позициони­
рования) и использовать единую си­
стему учета продукции для большой
номенклатуры изделий. Так, в при­
боростроении сквозные кассеты с заго­
товками хранят в обеспыленной инерт­
ной среде в специальных шкафахнакопителях, которые служат для
создания межоперационных заделов
(технологического, оборотного и тран­
спортного). Устройство шкафа-накопи­
теля позволяет передавать в центра­
лизованную систему управления цеха
информацию о числе и типе заготовок
и деталей, находящихся на хранении.
Д ля съема такой информации кассеты
снабжены коммутирующими устрой­
ствами, которые в момент постановки
кассет стыкуются с датчиками накопи­
теля. Система сбора и передачи инфор­
мации включает логические блоки:
вентилей (для сбора информции с кас­
сет), адреса и сигнализации (соответ­
ственно для дешифровки адреса нако-
5 П /р И. А. К л усова
2
Рис. 16. Модульная конструкция уни­
фицированных технологических кассет
пителя и кассет). Система обеспечи­
вает считывание следующей информа­
ции: кодов номера накопителя и типа
кассет, сигнала о начале цикла хра­
нения кассет с заготовками. Управля­
ющее устройство с заданным циклом
опроса обобщает и перерабатывает
полученные данные, отсчитывает время
хранения кассет и сравнивает его
с допустимым сроком хранения, обус­
ловленным технологическими требо­
ваниями. По истечении установленного
времени управляющее устройство вы­
дает в накопитель сигнал с указанием
адреса кассеты, под которой зажигает­
ся сигнальная лампа. На предприятиях
имеются технологические карты по
хранению заготовок с указанием при­
меняемой кассеты и допустимого срока
хранения, по истечении которого за­
готовки поступают на повторную об­
работку.
Создание кассетных систем хране­
ния и межоперационного транспорти­
рования заготовок способствует повы­
шению качества и надежности изделий
и решению вопросов организации не­
прерывного технологического процес­
са, увеличения коэффициента исполь­
зования оборудования, сокращения
длительности производственного цикла.
6
БУНКЕРНЫЕ ЗАГРУЗОЧНЫЕ
УСТРОЙСТВА (БЗУ)
1. ПРИНЦИП РАБОТЫ БЗУ
И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ
ДЕЙСТВИЯ В НИХ
К бункерным загрузочным устрой­
ствам предъявляют следующие требо­
вания: производительность их должна
быть на 25—30 % больше производи­
тельности технологического оборудова­
ния; ПО не должны менять в БЗУ
своих свойств; БЗУ должны обладать
свойством самовосстановления работо­
способности в случае возникновения
отклонений в работе; колебания про­
изводительности их должны быть ми­
нимальными во избежание увеличения
емкости лотка-магазина и др.
Принцип действия БЗУ рассмотрим
на нескольких примерах.
Дисковое БЗУ (рис. 1) с захватными
органами типа карманов представляет
собой емкость-бункер 2, в которой раз­
мещены все необходимые рабочие орга­
ны и накоплен определенный запас ПО.
Захват ПО, т. е. отделение одного
или порции ПО от общей массы, про­
изводится карманом 11 , причем ПО
может быть захвачен в двух положе­
ниях, показанных на рисунке штрихо­
выми линиями. Так как в общем слу­
чает вероятность захвата ПО карма­
ном мала, то в конструкции преду­
смотрен ряд мер, обеспечивающих бла­
гоприятное для захвата положение
ПО в бункере. БЗУ установлено так,
что и диск 3 с захватными органами,
и боковая стенка бункера имеют наклон
к горизонту 45°. Благодаря этому ПО,
двигаясь к захватным органам, зани­
мают определенные положения. Кроме
того, в БЗУ предусмотрен второй дискворошитель 4 , вращающийся в про­
тивоположном направлении, нежели
диск с захватными органами. Благо­
даря этим двум вращениям ПО зани­
мают положение, параллельное за­
хватному органу — благоприятное для
эахвата. Все эти действия для обеспе­
чения определенного, благоприятного
для захвата положения ПО получили
наименование подготовки к захвату.
Захваченные ПО должны быть пере­
ведены из двух положений в одно
требуемое. Процесс перевода ПО из
нескольких положений в одно опре­
деленное называют ориентированием.
В рассматриваемом устройстве это бу­
дет происходить в специальном ориентаторе, расположенном в захватном
органе и представляющем собой приз­
м у / и два радиальных кармана
в один из которых в зависимости от
расположения центра масс и попадет
ориентируемый ПО. Однако прежде
чем приступить к ориентированию, не­
обходимо выполнить целевое дейст­
вие — подготовку к ориентированию,
т. е. создание необходимых для ориен­
тирования условий. С этой целью, вопервых, из захватного органа удаляют
все лишние ПО с помощью пружин 12 ,
установленных на стенке бункера, а,
во-вторых, опускают ПО, скользя­
щие по торцовому кулачку 1 перемен­
ной высоты опорного диска 5 на
ориентирующую
призму,
располо­
женную в другой плоскости.
Д ля ускорения процесса ориентиро­
вания в опорном диске установлена
подпружиненная кнопка 10> уменьша­
ющая силы трения между ПО и опор­
ным диском 5. В обечайке бункера пре­
дусмотрен специальный вырез, бла­
годаря чему не создается препятствий
ПО при его повороте. Если тем не
менее процесс ориентирования затя­
нулся, то он будет ускорен пружи­
ной 9, установленной на бункере.
Если же процесс ориентирования по
какой-либо причине не произошел,
то та же пружина 9 развернет ПО
в захватном органе таким образом, что
он останется в нем до следующего
цикла ориентирования.
Следующим функциональным дей­
ствием в БЗУ является выдача сориен-
Рис. 1, Дисковое БЗУ с ориентированием в захватных органах
5*
Рис, 2. Дисковое БЗУ с крючками
тированного ПО в лоток-магазин. Од­
нако предварительно необходимо вы­
полнить подготовку к выдаче, т. е.
обеспечить доставку к устройству вы­
дачи только одного (порции) сориен­
тированного ПО. В рассматриваемом
устройстве с помощью торцового ку­
лачка на другом его участке проис­
ходит закрывание радиальных кар­
манов, в которых находятся ориенти­
рованные ПО.
Выдача в БЗУ происходит под дей­
ствием сил тяжести в окно /5 , соеди­
ненное с лотком-магазином 15.
Оба диска (захватный и ворошиль­
ный) приводятся в движение от одного
привода через червячные передачи б.
Диск с захватными органами получает
вращение от привода через амортиза­
тор-вибратор, состоящий из звездоч­
ки 17у зубчатых рычагов 16 и пру­
жин 18. В нормальных условиях звез­
дочка воздействует на рычаг и диен
с захватными органами вращается.
Если же по каким-либо причинам диен
остановился (например, ПО заклини­
ло под пружиной 12) и на диске с за­
хватными органами возрос крутящий
момент, диск останавливается, рычаги
поворачиваются вращающейся звез­
дочкой и пружина растягивается. Ког­
да же вершины зубьев звездочки прой­
дут вершины зубьев рычагов, пружина,
воздействуя на рычаги, повернет диск
с захватными органами в обратном
направлении и тем самым будут соз­
даны предпосылки для самовосстанов­
ления работоспособности БЗУ . Иногда
амортизатор-вибратор срабатывает не­
сколько раз, прежде чем БЗУ начнет
работать в нормальном режиме.
Так как производительность Б ЗУ
больше производительности техноло­
гического оборудования, то периоди­
чески лоток-магазин будет полностью
заполняться ПО. И тогда поступающий
очередной ПО не может быть принят
в лоток. Но он не может быть и остав­
лен в захватном органе, так как при
дальнейшем движении диска в за­
хватный орган может поступить новый
ПО. Захваченный ПО необходимо обя­
зательно удалить из захватного органа.
Для этого предназначен специальный
отводный лоток 14, который выполняет
функцию предохранителя от перепол­
нения ПО.
Таким образом, в Б ЗУ можно выде­
лить десять функциональных действий
(табл. 1), которые в общем случае вы­
полняются в любом БЗУ.
В дисковом устройстве с захватны­
ми органами 2 в виде крючков (рис. 2)
ПО расположены в бункере 5, снаб­
женном предбункером 4 . Благодаря
последнему можно иметь большой за­
пас ПО, однако эта масса не воздей­
ствует на процессы в БЗУ , так как
с помощью задвижки 3 к рабочим
органам поступает лишь строго дози­
рованная порция ПО*
Рис. 3. Шиберное БЗУ
Благодаря наклону дна бункера,
изменяющемуся поперечному сечению
бункера и за счет сил трения и тяже­
сти ПО к моменту захвата занимают
благоприятное для захвата положение,
располагаясь открытой частью вперед,
что и определяет массовый захват.
В данном устройстве ПО захваты­
ваются лишь в одном положении, т. е.
процесс захвата совмещен с ориенти­
рованием. По этой причине подготовка
к ориентированию и ориентирование
как таковые отсутствуют.
Захваченные крючками ПО транс­
портируются к лотку-магазину 6 , при­
чем правильное положение ПО сохра­
няется с помощью специальной труб­
ки 1 . Если перед входом в трубку
по какой-либо причине ПО не зани­
мает требуемого положения, то под
действием амортизатора вибратора он
сбрасывается или меняет положение.
Выдача ПО происходит под действием
силы тяжести в лоток.
Если лоток будет переполнен, то
либо ПО не будет выдан в лоток,
останется на захватном органе и совер­
шит еще один цикл движения до вы­
дачи, либо ПО упрется в ПО в лотке,
захватный орган остановится и начнет
работать амортизатор-вибратор, вы­
полненный аналогично рассмотрен­
ному выше БЗУ (см. рис. 1). Амортизатор-вибратор будет работать и в том
случае, когда заготовка застрянет,
например, на входе трубки 1.
Бункерное загрузочное устройство
(рис. 3) в отличие от предыдущих
может быть применено для крупно-
(
о
си
8®
ёо
м 8о53
И
со
*
-
I
а °
Си
о
се
*
5 §
2 05
&«* 5 ^ «* Й
^ ^ 3
3 53
О. Й 0' “
л
в 'О
>»
со
со
2 0*4
Рн^
Йя
к ОМ
Г
*> 2
о н
И
к
*а
а0
§
с
Я
0,0
О X
н
а
5
к
*
*
хо ХО
>» >>
Он
Он
Н
н
*
т2 Л
сх
Он «
И
о к
к
н
I
И
вси
ЕГ
Я
О
С
>>3
О,
й)
*
Я
>»
И
о>=с ®
3
С «
8
О
О) О
и
СО
V
Е «
сх.
аси в
з
>-ч
я н
25 ч
°
я А
Онй
8 &
а.
си
ы
я
1
1
!§ -
>я
^ §
10
К со
СО *
Е | ;
СО
83
Л'—'
■"■ч
Он Он
»я
СО
3* ия
3« 5з4
л
СО
<о
О.*
гГ о
р а
8
*
2 О)
Я
X «
СО**
а со
о .— «
Я О00
о-я .
Я
Он в
Р4
®
а Л
“ кн О« 8V
« н
О
1 гч“
СО
1Г°° В Я
5
я
О
н
«
Ля Я н
Н со со О
о X я
Р СО »• я
>»
я|
А
К
§
яН
2О е0.
1
§
«
<0СХ
хо
88 ~
В?
я о
а х
«
О)
<х>
2 ^ | V© § со
я л к к %&
о си о ^ о о
ч ю ч ч Он к
0)
хо
Я
* д
Я Й
* С
О (О^ ая
Л
3
типов
различных
в БЗУ
действия
. Функциональные
&
а
1§
о «
•
« *
о
о в* я
«
а
2
5« «о*53•
оЗ
оИ 3* о•
ох 2сха
«“§
И
>>
Он
н
хо
со И а> к л
Iич Ч ИО О)
я У
о
о
й
а
2 2в Й
о
&•
Я
X
СО
СО
со
*
Я со
к л со г^хо
О н Н
«
я
I
I
с
и
§ < я
—Й 2 § «
.
й'&Я
я <и 2
>» & Л
Ю
с
Он^о
§«1 ° ' ' с л еЧ
8 -вО5^.«^ -8я ?& 5 &
Й
5 2» в _
8 . 1 1 8 - 8 § .§ а о
с
«
си
я
0)
к
V
Й
*
»Я
о
3
я
Он
|
я
СО _
мя
Я
о кя
о Л
Р
Я
&
о °&
ё
I »
я
о СО
ы
Он
я я
Ё &
си о
я
Он
&
о
с
а о.хо ® Он
о * се В
>5
»Я ^ §
а^ 8§
о5“ «Но г*я «Он
*
О СО я
ч хО)
СО
й>
5 я
СО
СО
СО
^
а> Он я
*0 «
2 о.м
О О с<
*^
о я С
П
;_
<
I
&
“ СО
° %
2
со
ч к ^с С
- 2к ля
1|
^ «
а) к*»
^ 3 СО
я м
Й \о
^ ^Я
о
ая в
о я со
а,
*Н _со Р а,
СО
от
5 О СХО
3 ю *о
М
яЮ 3
§ - к
д
И
« 'Й; 2
я 5; о
а. о,
СО V©
«
я »*- а>
«со о я я
3
Я
со *
« со о
Й н
°
Я
<и • и
о •« ° О)
я
М
В.
Си
а
82
>5
,
СО
СО
о
у »
X
СО
я
СО
СО
а;
я
я
а>
V
5
*
я
я
си я
Я Я я
5И ®
я
я ч сяи
со
а ?о „я
щ
4 К
ь> О
о Он 3 -
СО
§
т
1x8 >* «
1125
с ёс я
Рис. 4. Элеваторное БЗУ
габаритных
ПО
(массой
до
100 кг).
ПО в большом количестве (до 6 т)
загружаются в предбункер У, откуда
они благодаря работе вибропривода 2
медленно ссыпаются в бункер 5, образо
ванный двумя наклонными полками 6
Последние, а также шибер 4 располо
жены с некоторым наклоном, что обус
ловливает подготовку ПО к захвату
Кроме того, шибер, проходя через
массу ПО, содействует их ворошению
и таким образом также проводит под­
готовку к захвату.
Захват осуществляется шибером в
дорожку, расположенную на верхнем
срезе шибера, причем эта дорожка
имеет особую форму для того, чтобы
ПО при подъеме шибера не занимал
устойчивого положения на верхних
кромках шибера. Все эти меры при­
водят к тому, что ПО укладывается
параллельно шиберу, движущемуся
плоскопараллельно по круговой траек­
тории. Захватывая ПО, шибер выно­
сит его из общей массы и переносит
вперед. Опускаясь ниже уровня по­
лок, шибер оставляет ПО в щели
между полками. Затем цикл повто­
ряется. В этом устройстве захват и
ориентирование совмещены.
Подготовка к выдаче осуществляет­
ся за счет выноса ПО из общей массы
шибером. В дальнейшем шибер транс­
портирует ПО и до лотка-магазина 3.
Так как в данное устройство засы­
пается большое количество ПО и,
следовательно, общая масса велика,
то своеобразно решается вопрос о са­
мовосстановлении работоспособности:
бункер сконструирован таким обра­
зом, что ПО не могут заклиниваться,
Рис. 5. Вибрационное БЗУ
а масса загружаемых ПО строго до­
зируется.
Если лоток переполнен, то ПО
остаются на дорожке шибера до тех
пор, пока не появится возможность
их дальнейшего движения.
Перспективным для относительно
крупных ПО (массой от 100 г до 10—
15 кг) является элеваторное БЗУ
(рис. 4).
ПО засыпаются в бункер 1 , форма
которого способствует подготовке к за­
хвату. Захватные органы-планки 3
смонтированы на бесконечной транс­
портной ленте или цепи 2. Планки,
проходя через массу ПО, захватывают
некоторые ПО и выносят их из общей
массы. До начала процесса ориенти­
рования ПО располагаются на план­
ках, что является подготовкой к ориен­
тированию.
Ориентирование ПО происходит за
счет сил тяжести в специальных ориентаторах 6 с крючком, после чего в про­
цессе падения ПО выдаются в лоток 5.
Если лоток переполнен, то ПО по
специальным трубам 4 отводятся назад
в бункер.
Так как в таком БЗУ ПО нигде не
застревают, то амортизатор-вибратор
не пр еду сматр ивается.
Широкое использование автомати­
ческих роторных линий привело н
появлению нового направления в бун­
керной загрузке — созданию роторных
бункерных загрузочных устройств (см.
рис. 32, гл. 8).
Широкое распространение в промыш­
ленности получили ВЗУ — вибрацион­
ные Б ЗУ (см. рис. 5). Основными
узлами в них являются основание 2,
установленное на станине на аморти­
зационных пружинах У, электрома­
гнитный привод 3 и чаша 5, установ­
ленная на трех наклонных пружи­
нах 4. Чаша ВЗУ состоит из обечайки
с винтовыми дорожками 7 и 0, которые
могут быть смонтированы как внутри
обечайки, так и снаружи. Обечайка
соединена с дном, имеющим конусный
профиль. ПО (в рассматриваемом при­
мере это гайки и болты), засыпанные
массой в нижнюю часть 6 чаши, пере­
мещаются по конусу дна. В процессе
этого движения ПО подготавливаются
к захвату, который осуществляется
дорожкой. Оказавшись на дорожке
в различных положениях, в том числе
и в неустойчивых, ПО двигаются
вверх. Лишний слой ПО удаляется
установленными над дорожкой план­
ками, ПО в неустойчивых положениях
падают в чашу. Ориентирование ПО
осуществляется по трафарету, функ­
ции которого выполняют окна 8 (для
болта) и 13 (для гайки). Размеры и
положения в ВЗУ окон таковы, что
сначала достигается ориентация гай*
ки, а затем болта. Сориентированные
ПО подготавливаются к выдаче в спе­
циальных накопительных наружных
витках 9 и 10 , из которых через окна 11
и У2выдаются лотки-магазины, которых
в общем случае может быть установлено
несколько.
В ВЗУ отпадает необходимость в
специальных устройствах для самовостановления работоспособности, так
как между ПО и дорожкой ВЗУ, по­
буждающей ПО к движению, нет же­
сткой связи, и если ПО прекратит
движение, то между ним и дорожкой
ВЗУ возникнет взаимное проскальзы­
вание, что, однако, не изменит свойств
ПО. Постоянно действующая вибрация
способствует устранению препятствий,
возникающих при движении ПО, и
возобновляет движение ПО. Таким
образом, самовосстановление реали­
зуются не специальным устройством,
а дорожкой и виброприводом одновре­
менно с их основным назначением.
Эти же органы несут и еще одно
функциональное действие — предохра­
нение лотка от переполнения.
Как следует из рис. 1—5, рис. 33,
гл. 10 и табл. 1, для каждого функ­
ционального действия БЗУ должен
быть предусмотрен конкретный меха­
низм. Лишь в частных случаях некото­
рые механизмы отсутствуют, но и то
лишь тогда, когда функции этих ме­
ханизмов выполняют другие меха­
низмы.
2. КЛАССИФИКАЦИЯ БЗУ
И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
ДЕЙСТВИЙ В НИХ
С учетом основных тенденций разви­
тия средств автоматизированной за­
грузки наиболее важным считают при­
знак, характеризующий Б ЗУ как гиб­
кую технологическую систему: харак­
тер совмещенности функций захвата
и ориентирования в Б ЗУ . Если эти
функции совмещены (табл. 2), т. е.
вахват и ориентирование происходят
одновременно, то устройство является
узкоспециализированным, предназна­
ченным для одного конкретного ПО.
Как правило, при переходе к ново­
му ПО необходима существенная пе­
ределка или конструирование нового
БЗУ. Производительности по захвату
и ориентированию их в БЗУ одинаковы.
Более прогрессивными БЗУ являют­
ся такие, в которых функции захвата
и ориентирования разделены, но за­
висят друг от друга. Это значит, что
в каждом захватном органе последова­
тельно происходит захват, а затем
ориентирование. Благодаря этому обе­
спечивается лучший захват ПО, но
производительности БЗУ по захвату
и ориентированию не равны и, следова­
тельно, итоговая производительность
БЗУ будет определяться меньшей про­
изводительностью этих двух процес­
сов.
Д ля гибких технологических систем
наилучшими будут такие БЗУ , в ко­
торых функции захвата и ориентиро­
вания не только разделены, но и не
зависят друг от друга. В таких уст­
ройствах захват происходит с помощью
одних механизмов, а ориентирование
проводится в отдельном механизме.
При этом могут быть приняты меры для
выравнивания
производительностей
этих механизмов. Так как захват и
ориентирование разделены и незави­
симы, то можно менять одни устрой­
ства для захвата или ориентирования
на другие при переходе на новые ПО,
что и требуется для гибких технологи­
ческих систем.
При создании БЗУ немаловажное
значение имеет также кинематическая
сложность его, которая обусловлена
характером движения исполнитель­
ных органов. В создаваемых ранее
устройствах движения создавались
классическими преобразовательными
механизмами:
кривошип но-ползунным или кулисным, храповым, маль­
тийским и др.
Д ля совершенствования Б ЗУ стали
использовать
кинематически более
сложные механизмы, когда склады­
вается, например, два возвратно-поступательных движения, или два вра­
щательных движения, три движения
и т. п.
Рассмотрим принцип действия БЗУ»
приведенных в табл. 2.
В трубчатых БЗУ (рис. 6, а, б, е)
захват и одновременно ориентирова­
ние ПО типа роликов, валиков, ста­
канчиков, шариков происходит за счет
движения трубки относительного бун­
кера. При этом трубка может либо
вращаться, либо совершать возвратно­
поступательное движение, а бункер
стоит неподвижно. Аналогичные дви­
жения может совершать бункер, а
трубка будет неподвижна. Возможны
и различные комбинации этих движе­
ний (рис. 6, ё),
Пневмовихревые Б ЗУ (рис. 6, б)
в некотором роде аналогичны трубча­
тому БЗУ , но в них нет подвижных
частей. Захват же и ориентирование
осуществляется благодаря вихревому
движению воздуха, создающего в цен­
тре бункера и в трубке полость низ­
кого давления, куда втягиваются ПО.
Дополнительное силовое воздействие
существенно ускоряет процесс захвата.
Стержневое БЗУ (рис. 6, г) приме­
няют для ПО типа стаканчиков, кото-
^
л
аГ'к
п
о •-11Г
я
«
СиггСсп
^
Си Оч «
ЯН2
Я Я
О
)о
а; я- ч
О
о
оГ<о'^
о аГо>
к
."лГ
СП
§V, И° я*
Л ё |о Г
Он ^
8 Л%
ч 23 ®
8
8-8 | 1
я я ая> ао>
\о ю я
(§ Э сз
<Х>
о
'
Функции захвата и ориентирования
к
л
он
еа
«
О)
О
1?
о эд
о Я 00
С
и
8«
° л5
Ри
ъ\
Ъ'
* ~ !§
си
с
о
Ч'
х а> гг' я си ^ о
§ 2 ^ . 3 8*° »
«>>
СО
1й
К
X
ВТ
об
X
X
•е5
8
С0
Ч
*
§
И
К Л д
к5о
«2я
Я И о,
Д-5 о
е-м о
3 ео Я
а>
1® н®
^ <о « си Vг <0
<
Он
. ® О. О<0
я * я я
« 5 « л
йч3н С
яис
5_<
О
О °
Е
§
о -
О «
Он К
ВЭ*
* 50
4)^Ол
Н
к
%
а
^ <1>х-ч
а
« <о
Он к
>* С Я
а>
л
2се ^- 2Он Яо Й?'
хо . о \о
о я • >> о
О
2 л
Н
. й)
О нО ^ Н
й)
си
• й)
2Л, о
я о. о
Я О, а
О> 4
^ о
С л я л д я ^ д
я ч н ч н л * л
З ^Н
Он Й Он
^ Й О
«
X
Он
а>
я
о
я
2
>»
я
щ о
2 в Йй а
^>1 О
Р1 „
о *-> Он
Он а ,
§
8« ^^ 1
1
«
.о й
яа Зк
я
Он
3 8 §
Лк о к
. ^ ^
6^
«о^_
о
я
и
в а 8 ^
о „
я ^ :сЗ о
1я ®
О н-
о
о
я
Он
о
и
си
Э Ч а о Ч сиЭ
в
3
-л я
о в н
* о я /^N/^-4
—ч Я
и^ ^
СЗ ^ -
а)
нО 2 о
* О оГ Й4
С
И
3
\о
а> М 8 У 8 ё <*§
яО й
а
Г"Г
о
я
си
о
я
в
(§
Н * а”
а л .
Он ч
Л а» я
^ &
-с
Я
а)
^Л я5 к
Яя л
Он й и
Йо
$ил 0с3
я §
О н^
- о.
®*
0,9)
-ч о
о
я
а,
о
2
^ ^« я
м ай
<> Он
и
я
я
я о ®о ~
° ‘г'
•
. . 2
* о о
я8 я8
6*0.
^
К<М й
о *
« 8
о „
§оо
.«
'е
О -5
Он’“ '
СО Он о .
а> а
С*
ш
И Я Я
о . ои Он
СП
«
.я
5
к3
V кУ
о. с.
о-в*
* оэ
а> . .
Й- о о
Я Я
8*
Ш & ЗШ
& |«У «§с5*
Он
§ л
03 о
со я
кв
Он
я . «
. я
Он о
5
Он О
1 ^ 8е ?
2 л
яи Он
Он <
са яо
* * * о.
2
о
к
я ®
я* ов
я
22 К
Он
Iя » Оей)
(V Я о
<и Д
В1*
Р Й ей
^-'• О
о н
Ь* О
“ И
X 3в К1
й
Он
^
СЗ О
) сз >»
со я со Он
Рис. 6. Однозахватные БЗУ с совмещенными функциями захвата
и ориентирования.
рые захватываются и ориентируются
за внутреннюю поверхность возвратно­
поступательно движущимся стержнем,
выносящим ПО из общей массы в при­
емник, соединенный с лотком.
В однокрючковом БЗУ стержень для
захвата (например, колец) совершает
возвратно-качательное
движение
(рис. 6, д). Однако такое устройство
является узкоспециализированным.
Рассмотрим примеры многозахват­
ных БЗУ . Если в элеваторном Б ЗУ
(см. рис. 4) вместо планок установить
крючки, то ими можно захватывать
и одновременно ориентировать полые
стаканчики, трубчатые ПО и т. п.
Шнековые Б ЗУ (рис. 7, а) применяют
для ПО типа подшипниковых роликов,
иголок, а иногда коротких винтов.
Захват ПО осуществляется карманами,
образующимися между двумя враща­
ющимися валками, на которых наре­
заны невысокие (пологие) винтовые
выступы. Ориентирование происходит
в тех же карманах, что и захват.
К группе многозахватных Б ЗУ от­
носят устройства с захватом поштучно
в несколько последовательно работа­
ющих захватных органов (дисковое
БЗУ
с
крючками и карманами,
рис. 7, б, г) или с захватом порциями
(дисковое щелевое, рис. 7, в), а также
за любую поверхность: наружную,
внутреннюю или обе одновременно.
Загрузочных устройств этого типа
сконструировано весьма много. Осо­
бенностью их является то, что все
они специального назначения, т. е.
для каждого нового ПО создается
свое БЗУ , что и обусловило их много­
образие.
В некоторых многозахватных БЗУ
необходимо чередовать движение ис­
полнительных органов с остановками,
так как при вращении*органов проис­
ходит захват и ориентирование ПО
Рис. 7. Многозахватные БЗУ с совмещенными функциями захвата и ориенти­
рования
в захватных органах, а для выдачи
в лоток-магазин захватный орган не­
обходимо совместить с одним или не­
сколькими приемниками. Примером
таких устройств являются лопастное
устройство (рис. 7, е) для загрузки
П-образных
пластин
и дисковое
(рис. 7, д) с фигурными карманами
для ПО типа колпачков с IIй ^ 1.
В последнем устройстве диск располо­
жен горизонтально, а выдача захва­
ченных сориентированных ПО осуще­
ствляется в несколько вертикально
установленных приемников.
Достаточно широкое распростране­
ние получили шиберные (иногда име­
нуемые ножевые) БЗУ (рис. 7, ж)
с периодически поднимающимся и опу­
скающимся шибером. В этом БЗУ
одновременно захватывается несколь­
ко ПО. В зависимости от сложности
заготовок профиль шибера может ме­
няться и тогда удается во время за­
хвата обеспечить ориентирование ПО.
Естественно, что номенклатура ПО,
которые можно ориентировать в таком
БЗУ, невелика: болты, винты, кольца,
шайбы, диски.
Секторные Б ЗУ (рис. 7, з) отли­
чаются от шиберных Б ЗУ лишь ха­
рактером движения исполнительного
органа. Возможности ж е по захвату
и ориентированию их одинаковы.
В роторных Б ЗУ (рис. 7, и —м)
захватные и одновременно ориенти­
рующие органы, кроме непрерывного
транспортного вращательного движе­
ния, получают дополнительные дви­
жения: возвратно-поступательное для
захвата стаканчиков стержней; возвратно-качательное движение дна или
специальной решетки — для колпач­
ков. Хотя благодаря большому числу
захватных органов удается получить
большую производительность, такие
устройства находят лишь специальное
применение.
Рассмотрим Б ЗУ , в которых функ­
ции захвата и ориентирования разде­
лены, но зависят друг от друга.
К группе многозахватных Б ЗУ с не­
прерывным вращательным движением
относят большую группу дисковых
БЗУ (рис. 8, а —д). Характерным для
всех них является то, что сначала осу­
ществляется захват ПО. Причем так
как захват ПО может быть выполнен
в нескольких различных положениях,
то можно использовать гораздо больше
приемов для подготовки к захвату,
что позволит достичь большей вероят­
ности захвата. Благодаря этому соз­
даются предпосылки как для получе­
ния высокой производительности, так
и для расширения номенклатуры за­
гружаемых ПО. Ориентирование же
может происходить либо в приемнике
(рис. 8, а), либо в самих захватных
органах в специально отведенной зоне
(рис. 8, б) или специальном ориентаторе; с помощью вращающегося диска
со штырьками (рис. 8, д), ориентиру­
ющим плужком (рис. 8, в) или с ис­
пользованием смещения центра масс
и выреза в обечайке (рис. 8, г). Форма
же захватного органа обусловлена
способом захвата и способом ориенти­
рования.
В процессе ориентирования возмож­
на потеря тех или иных ПО, и поэтому
конечная производительность БЗУ
уменьшится по сравнению с произво­
дительностью по захвату. Кроме того,
трудно изменить конструкцию захват­
ного органа и особенно ориентатора.
Обычно эти устройства специализи­
рованные (для каждого конкретного
ПО) и число их разновидностей ве­
лико.
В роторных Б ЗУ с разделением
функции захвата и ориентирования
(рис. 8, е , ж) достигаются те ж е ре­
зультаты, что и в дисковых. Их про­
изводительность также определяется
наиболее медленно работающим орга­
ном (а это, как правило, ориентатор).
В устройстве, показанном на рис. 8,е,
ориентирование проводится в грави­
тационном ориентаторе, а в устройстве,
показанном на рис. 8 , ж, — в меха­
ническом. Так как габариты этих
ориентаторов гораздо больше габари­
тов захватывающих трубок, то уве­
личиваются размеры роторов и их
окружных скоростей вращения, что
ухудшает динамику работы. Такие
роторные Б ЗУ трудно переводить на
новые ПО.
Бункерные загрузочные устройства,
в которых функции захвата и ориен­
тирования разделены и не зависят
друг от друга, характеризуются тем,
что в них сначала осуществляется
захват, в основном за наружную по­
верхность. Таким образом получается
поток упорядоченных, но неориенти­
рованных ПО. Затем после заверше­
ния захвата проводится ориентирова­
ние в специальных устройствах, на­
ходящихся либо в непосредственной
близости от захватных органов (цен­
тробежное), либо вдали от них, либо
на тех же органах (виОрациднные,
в которых эти процессы идут на различ­
ных витках чаши, и вибророторные),
либо в совершенно других устройствах
*)
ж)
Рис. 8. БЗУ с разделенными, но зависимыми функциями захвата и ориенти­
рования
(роторные). Ориентаторы этих БЗУ
можно быстро заменять; поток ПО
после прохождения через них не ме­
няет свою плотность, что обеспечивает
максимальную производительность и
быструю переналадку Б ЗУ .
На рис. 4 было представлено эле­
ваторное Б ЗУ , в котором из общей
массы могут быть захвачены ПО раз­
личных типов. В этом случае необхо­
димо либо изменить ориентатор путем
регулировки при использовании ана­
логичных ПО, либо заменить ориен­
татор ом другого типа. Многорядный
захват и возможность передачи ПО
к любому ориентатору из разных
рядов обеспечивают высокую плот­
ность потока сориентированных ПО
даже при незначительной вероятности
захвата в одном ряду. Шиберное БЗУ
(рис. 9, а) с минимальными переналад­
ками можно использовать для ПО,
различающихся как по геометрическим
размерам, так и по массе. В барабан­
ном Б ЗУ (рис. 9, б) может достигаться
интенсивный захват в несколько вибролотков, проходящих через БЗУ , на
выходной части которых устанавли­
ваются сменные ориенТаторы. В центро­
бежных Б ЗУ (рис. 9, в), получивших
широкое распространение в пищевой
промышленности, сменные ориентаторы могут устанавливаться на перифе­
рии вращающегося диска. Лопастное
БЗУ (рис. 9, г) позволяет в отличие
от барабанного обойтись без вибролотков, для доставки заготовок к ориентатору используется конвейер.
Широкое распространение вибра­
ционных Б ЗУ (рис. 9, д) обусловлено
именно возможность^) разделения про­
цессов захвата и ориентирования. Если
первый процесс происходит в нижней
части чаши Б ЗУ , то второй путем
увеличения числа витков может быть
вынесен в ее верхнюю часть. Допол­
нительные витки можно использовать
для изменения плотности потока ПО
после захвата. Простота изменения
скорости движения ПО, определяющей
производительность БЗУ , создает пред­
посылки для использования их в вы­
сокоавтоматизированных системах. В
роторном БЗУ (рис. 9, ё) захват и
ориентирование могут выполняться в
различных роторах, причем в ориен-
а)
г)
Рис. 10. БЗУ с поштучным захватом
тирующем роторе можно заполнять
«дырки» в потоке захваченных ПО
из внутрироторного запаса. Вибророторное БЗУ (рис. 9, ж)> обладая пре­
имуществами центробежных и вибра­
ционных БЗУ , обеспечивает произво­
дительность до 3000 заготовок в ми­
нуту.
Все БЗУ по типу захватных органов
можно разделить по двум критериям
(табл. 3): по массовости захвата (по­
штучный, порционный и непрерывный)
и по характеру захвата (за наружную,
внутреннюю или обе поверхности одно­
временно). Наиболее распространен­
ным является захват за наружную
поверхность, так как он более произ­
водителен и универсален, что и соот­
ветствует требованиям гибких техноло­
гических систем.
Захват за наружную поверхность
осуществляется захватными органами
типа карманов (рис. 10, а, б; 11, а, б).
Щель, лопасть (рис. 11, б, г), трубка,
дорожка могут быть представлены как
разновидности кармана, отличающие­
ся от него и друг от друга соотноше­
нием длины /к, ширины Ьк и глуби­
ны /к. Если /к > Ьк, ?к, то это до­
рожка (рис. 12, б), например, вибро­
бункера. Если
> /к, Ьк, карман
можно рассматривать как трубку
(рис. 12, а), а при /к, /к > Ьк получим
щель (рис. 11, в). Иногда трудно про­
вести грань между той или иной раз­
новидностью захватного органа. Так,
лопасть, производящая захват нес­
кольких ПО, может быть выполнена как
с условием /к, Ьк > /к, так и с /к >
> Ьк, /к. Один и тот же тип захват­
ных органов может применяться в раз­
личных Б ЗУ (см. табл. 2).
К захватным органам относят ва­
куумные присосы (рис. 10, б), магнит­
ные захваты (рис. 11,5) и фрикцион­
ные диски (рис. 12, б). Первые два
могут быть использованы для захвата
поштучно, партией и потоком. Захват
с использованием сил трения широко
применяют в центробежных питателях.
Захват за внутреннюю или обе по­
верхности менее распространен и ха­
рактерен для специализированных уст­
ройств.
Действительно,
крючками
(рис. 10, г) и стержнями (рис. 10, д )
можно захватывать лишь ПО с вну­
Рис. 11. БЗУ с партионным захватом
тренними полостями. Партионно за
внутренние поверхности можно за­
хватывать только некоторые ПО —
типа скоб (рис. 11, е). За обе поверх­
ности можно захватывать невысокие
колпачки. Для этих целей можно
использовать БЗУ , схема которого
изображена на рис. 10, е или на
рис. 7, д.
Производительность Б ЗУ во многом
зависит от правильного выбора спо­
соба подготовки ПО к захвату.
Способы подготовки ПО к захвату
отличаются силами, осуществляющи­
Рис. 12. БЗУ с непрерывным захватом
ми подготовительное движение; гео­
метрическими особенностями ПО; кон­
структивными особенностями бункера;
характером подготовительного движе­
ния ПО и направлением подготови­
тельного движения.
Силами, осуществляющими подгото­
вительное движение заготовок, яв­
ляются: 1) силы тяжести; 2) силы тре­
ния; 3) силы инерции и 4) внешние
силы.
К геометрическим особенностям ПО
относят: 5) форму, 6) смещение цен­
тра масс и 7) соотношение размеров,
к конструктивным: 8) наклон и 9) фор­
му дна, 10) форму захватных органов.
Подготовительное движение ПО по
характеру может быть: 11) скольже­
нием, 12) пересыпанием, 13) качением
и 14) полетом, а по направлению —
15) попутным, 16) встречным и 17) по­
перечным.
На рис. 13 приведены примеры,
иллюстрирующие подготовку к захва­
ту. На рис. 13, а показано БЗУ с на­
клонным дном, по которому ПО под
действием сил тяжести передвигаются
от места засыпки к захватным органам
(скользят, катятся и пересыпаются).
Единичные ПО типа стакана со сме­
щенным центром масс и длиной, боль­
шей его диаметра, стремятся двигаться
лежа. При движении в общей массе
каждый ПО, выбирая путь наимень­
шего сопротивления, стремится пере­
мещаться стоя, дном вниз.
Наклон бункера к горизонту под
углом а д, большим угла трения,
создает возможность движения ПО
под действием силы тяжести из бун­
кера к захватным органам. Состав­
ляющая Р 51П а д силы тяжести пере­
мещает ПО к захватным органам,
а составляющая Р с о $ а д прижимает
его к дну бункера. Под действием
пары сил Р 51П ссд и (л/7 соз а д (где ц —
коэффициент трения скольжения) и
давления последующих ПО каждый
стоящий ПО будет стремиться опроки­
нуться открытой частью к захватному
органу, т. е. принять положение, бла­
гоприятное для захвата крючком. Если
длина ПО типа стакана меньше диа­
метра и центр масс смещен к дну, то
такой ПО будет скользить дном. В этом
случае благоприятным окажется за­
хват ПО за наружную поверхность
карманом.
Изменение конфигурации дна от
плоского в сечении / —/ к полукруг­
лому в сечении I I — II и полукруг­
лому с канавкой в сечении I I I —II I
заставляет ПО укладываться на обра­
зующую. ПО, которые приняли вер­
тикальное положение (дном вниз),
вследствие давления последующих дви­
жущихся ПО опрокидываются и ло­
жатся открытой частью к захватному
органу — крючку. Такое положение
ПО благоприятно для захвата. Экспе­
рименты показывают, что для стаканов
с отношением 1!й — 3 благоприятное
положение занимают до 70—80 % ПО,
чем обеспечивается высокая вероят­
ность захвата. В этом примере ис­
пользованы следующие способы под­
готовки к захвату: 1, 2, 5—9, 11— 13,
16, 17.
Если ПО насыпать на вращающийся
горизонтальный диск (рис. 13, б),
то под действием сил трения и центро­
бежных сил они будут перемещаться
к периферии, поштучно отделяясь от
общей массы. В расположенные по
периферии захватные органы типа
окон или карманов ПО будут забра­
сываться с большой силой. При этом
центр масс ПО будет стремиться занять
низшее положение, «стоячий» ПО будет
стремиться «лечь», плоский ПО —
расположиться на диске своей боль­
шей поверхностью, ПО со смещенным
центром масс относительно середины—
двигаться центром масс вперед. В со­
ответствии с этими положениями ПО
и следует располагать захватные орга­
ны. Использованы 1, 2, 3, 5, 11 и 15
способы подготовки к захвату.
При вращении барабана (рис. 13, в),
у которого захватные органы располо­
жены на внутренней поверхности, про­
исходит непрерывное пересыпание ПО.
Это пересыпание и ворошение ПО
захватными органами используется
почти во всех Б ЗУ как способ подго­
товки к захвату. Если перемешивание
ПО захватными органами недостаточно,
то применяют специальные ворошил­
ки. На рис. 13, з, к показаны уста­
новленные на спицах или диске спе­
циальные лапки и угольники, которые
разбрасывают ПО в бункере. В ре­
зультате ПО движутся к захватным
органам широким потоком и с боль-
Рис.
13. Способы
подготовки
н захвату
шей скоростью, что увеличивает вероят­
ность захвата.
При свободном полете с вращением
ПО преимущественно стремится за­
нять в пространстве положение, соот­
ветствующее наибольшему значению
статического момента инерции. Это
положение ПО и является благоприят­
ным для захвата.
В Б ЗУ , особенно имеющих кониче­
скую форму, могут возникать трудно
разрушаемые своды. Для устранения
этих сводов прибегают к определен­
ным мерам. На рис. 13, д показан
электромагнитный вибратор, который
встряхивает ПО, побуждая их к дви­
жению, и приводит в положение
благоприятное для захвата. Д ля встря­
хивания ПО применяют механические
и электромагнитные вибраторы с ма­
лыми амплитудами колебаний (до 1 мм)
и частотой до 100 Гц.
Установка БЗУ непосредственно на
станке или на прессе благоприятно
сказывается на процессе подготовки
к захвату, так как возникающие при
работе вибрации станин вызывают
встряхивание бункера. С этой точки
зрения установка Б ЗУ на отдельном
фундаменте менее рациональна.
Хорошие результаты по подготовке к
захвату получены в Б ЗУ с двумя вра­
щающимися в противоположные сто­
роны дисками (рис. 13, г — способы 1,
2, 4—8, 11— 13, 15—17). Нижний
диск с захватными органами вращается
в одном направлении, а специальный
ворошильный диск — в противополож­
ную сторону. Благодаря этим движе­
ниям своды разрушаются, ПО пересы­
паются и побуждаются к дополни­
тельному движению, увеличивается
зона захвата, ПО переводятся в по­
ложение, параллельное захватному ор­
гану, благоприятное для захвата.
Наклон дисков и обечайки бункера
к горизонту под определенными угла­
ми создает предпосылки для подго­
товки к захвату как с диска, так и со
стенки бункера.
Д ля улучшения захвата на диске БЗУ
наряду с захватными органами 1 мо­
гут быть нанесены дополнительные
пазы 2 (рис. 13, е), в которых разме­
щаются захваченные ПО. В нижней
части Б ЗУ ПО по пазам перемещаются
под действием силы тяжести в захват­
ные органы. В пазы может поместиться
большое число ПО, и поэтому боль­
шинство захватных органов будет за­
полнено ПО (использованы способы 1,
2, 5—8, 10, 11, 17).
Геометрическая форма ПО опреде­
ляет как способ захвата, так и спо­
собы подготовки ПО к захвату. На­
пример, при наличии удобной для
захвата внутренней полости подготов­
ка к захвату должна способствовать
движению ПО открытой частью на­
встречу захватному органу.
В одних случаях захват за наруж­
ную поверхность осуществляется кар­
манами, имеющими большие внутрен­
ние размеры и способными вместить
ПО в любых положениях. Здесь под­
готовка к захвату сводится к вороше­
нию ПО для поштучного разделения
и подаче их к захватным органам
обычно по наклонному дну бункера.
В других случаях захват за наружную
поверхность обеспечивается карманами
простейшей геометрической формы с
габаритными размерами, позволяю­
щими вместить ПО в двух или трех
возможных положениях, обычно ле­
жащих в одной из геометрических
плоскостей, с последующим ориенти­
рованием или удалением ПО, захва­
ченных в неправильном положе­
нии.
Если в Б ЗУ захват ПО за наружную
поверхность необходим только в одном
положении ПО, то форма и размеры
кармана должны соответствовать фор­
ме и размеру сечения ПО в благо­
приятном для захвата положении.
Так, ПО с массивным дном и с //^<С
< 1 (рис. 13, ж) благодаря наличию
скоса в диске при западании в карман
опрокидываются на 90°. Если в общей
массе часть ПО будет прижата к стен­
ке 1 вращающегося диска, то те ПО,
которые окажутся прижатыми пло­
ской частью, будут скользить, не
меняя ориентации, и западут в карман.
ПО, прижатые к стенке 1 донной
частью, под действием сил трения бу­
дут стремиться перевернуться и при­
нять положение, благоприятное для
захвата. ПО, попавшие на скошенную
часть диска 2, получают за счет сил
трения вращательный импульс, спо­
собствующий закатыванию их в кар­
маны. В этом БЗУ использованы 1,
2, 4—8, 10— 13, 15 и 17 способы под­
готовки к захвату.
При захвате заготовок 1!й > 1
(рис. 13, и)у движущихся по полукруг­
лой стенке бункера, ПО располагаются
преимущественно вдоль его образую­
щих и в этом положении западают
в карман. ПО из положения 2 сколь­
зят по диску и опрокидываются через
его край в карманы. ПО из положе­
ния 3 попадают на выступающие
зубья-призмы и, опрокидываясь на
них, западают в карманы. Таким об­
разом, даже если ПО находятся перед
захватным органом в неблагоприятном
для захвата положении, переворачи­
ваясь под действием сил тяжести на
зубьях-призмах, они западают в кар­
ман. Чтобы правильно вставшие ПО
не выпали, толщину диска принимают
несколько большей, чем расстояние от
дна ПО до его центра масс, но мень­
шей, чем расстояние от верхней кромки
ПО до его центра масс. В БЗУ исполь­
зованы 1,2, 4—8, 10—12, 15 и 17 спо­
собы подготовки к захвату.
Характер подготовительного движе­
ния ПО в бункере существенно влияет
на вероятность захвата. Пересыпание
ПО (рис. 13, з, и) и свободный полет
(рис. 13, к) создают более высокую
скорость движения ПО и наибольшую
зону захвата, но менее точное направ­
ление движения к захватному органу.
При скольжении ПО (см. рис. 13, г ,
ж) скорость подготовительного дви­
жения меньше, чем при пересыпании,
но направление движения более точ­
ное. Качение шаровых и цилиндриче­
ских ПО обеспечивает значительную
скорость и точное направление подго­
товительного движения, что создает
условия для хорошего захвата и по­
вышает производительность БЗУ .
В некоторых конструкциях БЗУ ПО,
пересыпаясь по диску (см. рис. 13, з)
с помощью ворошилок, могут быть на­
правлены в ту зону БЗУ , где на диске
отсутствуют ПО. Так как ПО дви­
жутся в определенном положении,
то они беспрепятственно попадают
в захватные органы.
Выбор направления относительного
движения захватных органов и ПО
оказывает значительное влияние на
длительность и вероятность захвата.
На рис. 13, а показан пример исполь­
зования способа поперечного подго­
товительного движения (закатывания)
ПО на позицию захвата. Очевидно,
что скорость движения захватного ор­
гана» крючка здесь не может быть слиш­
ком большой, так как ПО должен
успеть закатиться на позицию захвата
до подхода следующего крючка. В этом
же примере при встречном движении
ПО и захватных органов большая ве­
роятность захвата будет достигнута
при большей относительной скорости.
Попутное подготовительное движе­
ние ПО и захватных органов — карма­
нов или окон — показано на рис. 13, з,
к. Система угольников на диске рас­
положена так, что разбрасываемым
ПО задается движение, совпадающее
с направлением движения захватных
органов, и одновременно радиальное
движение в захватные органы. Этим
обеспечивается наивысшая вероятность
захвата при малых скоростях захват­
ных органов и возможность повышения
производительности БЗУ при больших
скоростях. Однако при больших от­
носительных скоростях ПО и захват­
ных органов возможно повреждение
поверхности ПО при соударениях.
При проектировании БЗУ необхо­
димо стремиться к использованию ма­
ксимального числа способов подготов­
ки к захвату в одном устройстве. Так,
в БЗУ , показанных на рис. 13, а, г,
удается достичь очень производитель­
ного захвата ПО (до 85 шт. из 100).
Подготовка к ориентированию со­
стоит в том, чтобы захваченным ПО
(систематизированному потоку) при­
дать некоторую свободу в простран­
стве, так как в процессе ориентирова­
ния должно быть изменено положение
ПО. Д ля этого применяют всевозмож­
ные вырезы в обечайках БЗУ , расши­
ряют дорожки вибрационных БЗУ ,
а для сброса лишних слоев ПО с за­
хваченных используют пружины, сталкиватели, карнизы и другие приспособ­
ления. Естественно, что подготовка
к ориентированию возможна лишь
в тех БЗУ , где функции захвата и
ориентирования разделены. При совме­
щении этих функций подготовка к ори­
ентированию отсутствует (см. рис. 2).
Процесс ориентирования в автома­
тизированной
загрузке — один
из
сложнейших. Объясняется это тем,
что применяемые ПО чрезвычайно от­
личаются по геометрической форме,
габаритным размерам, массе, механи­
ческим и физическим свойствам, а
также положениями, в которых даже
один и тот же ПО может быть подан
на рабочую позицию технологического
оборудования.
Процесс ориентирования ПО, дви­
жущихся после захвата систематизи­
рованным потоком, возможен в БЗУ ,
выполненном с разделением функций
захвата и ориентирования.
В общем случае вторичное ориенти­
рование включает в себя три этапа:
1) определение положения ориентиуемого ПО на базовой поверхности;
) сравнение данного и требуемого по­
ложений ПО и выработка решения по
достижении требуемого положения;
3) перевод ПО в требуемое положение.
Каждому этапу соответствует опре­
деленный механизм или устройство,
реализующее функцию своего этапа.
В некоторых случаях все три этапа
могут выполняться одним механизмом
или следовать друг за другом в соответ­
ствующих механизмах.
Подготовка к выдаче заключается
в том, чтобы сориентированные ПО
лишить тех степеней свободы, которые
были сообщены для выполнения ори­
ентирования. Это можно выполнить
всевозможными ограничителями, охва­
тами, трубками, проходными поло­
стями в соответствии с размерами и
конфигурацией ПО. В некоторых уст­
ройствах бывает достаточно действия
силы тяжести, сохраняющей положе­
ние ПО в захватном или транспорти­
рующем органе.
Процесс выдачи ПО из БЗУ —
один из сложнейших, так как ПО,
находящиеся в движении вместе с за­
хватными органами или относительно
их, должны быть выданы в неподвиж­
ный лоток — магазин.
Выдача ПО возможна внутрь кон­
структивного элемента, передающего
движение захватным органом, или во
внешнюю часть этого конструктивного
элемента.
Различают БЗУ: с выдачей ПО под
действием сил тяжести, под действием
сил тяжести и сил инерции и под дей­
ствием внешних сосредоточенных сил.
По характеру траектории движения
ПО из захватных органов в приемник
существуют Б ЗУ с плавной, непрерыв­
ной и с ломаной траекториями дви­
жения ПО.
На рис. 14, б, е, м показаны Б ЗУ
с выдачей ПО во внутреннюю часть
конструктивного элемента, передаю­
щего движение захватным органам.
Размеры БЗУ при этом уменьшаются,
но усложняется эксплуатация. Осталь­
ные БЗУ , показанные на рис. 14, —•
с выдачей ПО во внешнюю часть —*
более распространены, так как удобны
в эксплуатации.
В конструкциях, представленных на
рис. 14, а, л, м у ПО выдаются под
действием сил тяжести, а в конструк­
циях, представленных на рис. 14, е—
и , — под действием не только сил тя­
жести, но и сил инерции. В конструк­
циях, показанных на рис. 14, а, д, к ,
ПО из захватных органов выдаются
подпружиненными собачками, т. е. под
действием сосредоточенных сил. Вы­
дача под действием сил тяжести и сил
инерции конструктивно проще, но про­
изводительность ограниченна. При вы­
даче под действием сосредоточенных
внешних сил необходима более фунда­
ментальная теоретическая и конструк­
тивная проработки, позволяющие по­
лучить большую производительность.
В конструкциях, изображенных на
рис. 14, г, е , ж, и, выдача ПО из
захватных органов происходит по плав­
ной непрерывной траектории, а в кон­
струкциях,
представленных
на
рис. 14, в, з, к , л, — по ломаной тра­
ектории. Ясно, что непрерывная плав­
ная криволинейная траектория обес­
печивает лучшее движение ПО и более
высокую производительность процесса.
При необходимости подачи ПО на
многопозиционное оборудование Б ЗУ
могут выдавать ПО последовательно
или одновременно в несколько прием­
ников. Например, некоторые Б ЗУ
обеспечивают одновременную подачу
ПО в два, три, четыре приемника,
а БЗУ , показанное на рис. 7, д , по­
дает ПО одновременно в десять при­
емников.
Для приведения в движение захват­
ных органов или самих ПО, как,
например, в пневмовихревом или ви­
брационном БЗУ , могут быть исполь­
зованы все имеющиеся приводы: ме-
Рис. 14. Способы выдачи ПО из захватных органов
канические, пневматические, электро­
магнитные, гидравлические, инерци­
онные и т. п.
Тип выбранного привода непосред­
ственно влияет и на тип устройства для
самовосстановления работоспособности
Б ЗУ . Это особенно важно, так как
средства автоматизированной загруз­
ки, в частности БЗУ , должны обеспе­
чить работу технологического устрой­
ства в режиме с минимальным участием
человека в обслуживании оборудова­
ния и средств автозагрузки. Однако
вследствие вероятностного принципа
работы БЗУ в нем могут довольно
часто возникать всевозможные откло­
нения, в том числе приводящие к за­
клиниваниям, застреваниям. Установ­
ка предохранительных муфт, не позво­
ляющих передавать на рабочие органы
предельные крутящий момент, усилия,
мощность, не дает эффекта, так как
в этом случае движение рабочих орга­
нов или ПО прекратится и возобно­
вится только после вмешательства че­
ловека, что противоречит требованиям
автоматизации. Поэтому необходимо
не только избегать поломки рабочих
органов Б ЗУ при застреваниях,, за­
клиниваниях и подобных явлениях,
но и устранять возникшие отклонения
без участия человека.
Вопрос самовосстановления работо­
способности можно решить двумя пу­
тями. Первый путь — проектирование
таких БЗУ , которые позволяют пол­
ностью избежать застреваний ПО в них
[например, шиберные (см. рис. 3)
и элеваторные (см. рис. 4) Б З У ].
Второй путь — использование амор­
тизаторов-вибраторов — устройств, ко­
торые, с одной стороны, не позволяют
деформировать ПО или захватные ор­
ганы в критических ситуациях (функ­
ция предохранительной муфты или
амортизатора), а с другой — застав­
ляют рабочие органы с захватными
устройствами совершать возвратные
движения, благодаря чему создается
предпосылка для изменения положе­
ния застрявшего ПО (функция ви­
братора).
В БЗУ с механическим приводом
применяют такие же устройства, кан
и в дисковом (см. рис. 1). В других
случаях решения могут быть иными:
в вибрационных БЗУ — это привод,
создающий колебательное движение
органов; в пневмовихревом — это воз­
дух, оказывающий силовое воздей­
ствие на застрявший ПО; в щелевых —
подпружиненные собачки и др. Так
или иначе, функция самовосстановле­
ния работоспособности Б ЗУ очень
важна, и конструктор должен обра­
щать на это особое внимание.
ПО накапливаются в бункерах и
предбункерах. В бункерах наряду
с ПО находятся захватные органы.
Вместимость бункера должна быть
достаточно большой, чтобы обеспечить
непрерывную работу в течение 10—
15 мин и создать условия для обслужи­
вания одновременно нескольких еди­
ниц оборудования. В предбункере на­
ходится только дополнительный запас
ПО.
Использование предбункеров обус­
ловлено тем, что в некоторых случаях
в бункере нельзя создавать очень боль­
шой запас ПО из-за возможности по­
тери ими своих свойств, или из-за
чрезмерно большой массы накоплен­
ных ПО и, следовательно, больших
нагрузок на рабочие органы, или
из-за ухудшения протекания процес­
сов, происходящих в БЗУ .
Формы бункеров и предбункеров
весьма разнообразны и в большин­
стве случаев представляют собой соче­
тание различных поверхностей со слож­
ными переходами, причем наиболее
распространены ковшеобразные и ци­
линдрические поверхности (рис. 15).
Движению ПО в бункерах содействуют
движущиеся
подвижные
органы.
В предбункерах во избежание образо­
вания сводов и заторов необходимо
устанавливать дополнительные устрой­
ства, побуждающие ПО к движению.
Иногда удается передать движение
к предбункеру от основного привода
БЗУ.
При работе Б ЗУ обязательно воз­
никают моменты, когда принимающий
ПО лоток переполнен и необходимо
прекратить выдачу ПО в лоток. В этом
случае БЗУ может быть остановлено
(такой вариант эксплуатации встре­
чается чрезвычайно редко).
Если БЗУ остановить нельзя, воз­
можны следующие варианты: а) ПО
остаются в захватных органах, со­
вершают в них движение и после
Рис. 15. Схемы бункеров (а) и предбункеров (б) в БЗУ
освобождения места в лотке выдаются
(см. рис. 14, 5); б) ПО остаются в за­
хватных органах, но вследствие ра­
боты амортизатора-вибратора захват­
ные органы находятся в постоянной
готовности выдавать ПО в лоток (см.
рис. 2); в) ПО транспортируются мимо
лотка-магазина и удаляются из за­
хватных органов в бункер (см. рис. 14,
е)\ г) ПО транспортируются мимо
лотка и удаляются в запасную тару
вне бункера (см. рис. 1). Наиболее
распространены варианты функциони
рования а и б, а менее — вариант г
В современных БЗУ могут выпол
няться дополнительные действия. Так
например, стремление повысить про­
изводительность привело к созданию
многоручьевых, многозаходных, мно­
гоканальных БЗУ , в которых захват
ПО осуществляется в один или не­
сколько потоков. Но ориентирование
выполняется в устройствах с меньшей
производительностью и приходится
ставить несколько ОУ. В этих слу­
чаях в БЗУ возникает необходимость
разделить поток ПО на несколько
ОУ, после которых все ПО опять со­
бираются в единый поток (функция
суммирования).
3. БЗУ С МЕХАНИЧЕСКИМ
ПРИВОДОМ
Циклограмма БЗУ. Количественны­
ми характеристиками работы БЗУ яв­
ляются его производительность, т. е.
число ПО, выдаваемых в единицу вре­
мени, и устойчивость этой величины
во времени.
Проектирование БЗУ, как и всякой
автоматической рабочей машины, вклю­
чает проектирование циклограммы и
расчет интервалов цикла движения
захватных органов.
ь
*г
*з
**
и
*7
Тгехн
6)
в)
Рис. 16. Циклограмма Б З У .
а —* круговая; б —г
линейная
Технологический цикл одного за­
хватного органа Б З У равен сумме
интервалов цикла:
Г техн ~
•
Рабочий цикл равен технологиче­
скому циклу, деленному на число за­
хватных органов к\
Траб = Ттехн^*
Технологический цикл одного за­
хватного органа бункерного загрузоч­
ного устройства* с,
Т Техн =
?1 +
раб
*)
Так выглядит циклограмма в общем
случае; во многих частных случаях
некоторые интервалы цикла могут от­
сутствовать, а некоторые перекры­
ваться во времени. При недостатке
этого времени функция интервала цик­
ла не будет выполнена и Б З У не
будет работать или будет неправильно
выполнять свои функции.
Производительность БЗУ. Теорети­
ческая минутная производительность
(шт/мин)
Пт = 60/71раб = 60к/Т техн*
(1)
Действительная минутная произво­
дительность
+ *5+ *в+*7»
Я д — Я ТГЬ
где ^ — время подготовки к захвату,
с;
— время захвата, с; /3 — время
подготовки к ориентированию, с; /4 —
время вторичного ориентирования, с§
— время подготовки к выдаче, с;
?в — время выдачи в приемник, с;
1ч — время холостого хода, с.
Графически циклограмму для одного
вахватного органа можно изобразить
в виде кругового (рис. 16, а) или ли­
нейного (рис. 16, 6) графика, в кото­
рых интервал подготовки к захвату
обычно перекрывается всеми осталь­
ными интервалами (рис. 16, в).
Для нескольких захватных органов
циклограмма может быть построена
только линейной со смещением циклов
на время рабочего цикла (рис. 16, г).
(2)
где т) — коэффициент выдачи.
На основе формулы (2) может быть
построена методика эксперименталь­
ного определения величины коэффи­
циента выдачи работающих Б З У как
частного от деления среднестатисти­
ческой действительной производитель­
ности на теоретическую за заданный
промежуток времени:
Т) — Я д /Я Т.
(3)
Вместе с тем рабочий цикл равен
частному от деления шага захватных
органов Ь на среднюю скорость движе­
ния захватных органов V:
Граб = ЪЬ.
После подстановки Т раб в выраже­
ния (1) и (2) получим исходное выра­
жение для вычисления производитель­
ности
60г>
П д = — Ч.
Д ля многопоточных многозахватных
Б ЗУ с выдачей в несколько приемни­
ков на протяжении кинематического
цикла с учетом влияния на производи­
тельность различных дополнительных
факторов формула действительной про­
изводительности может быть записана
в виде
Яд = ага2а3ала ъ ... 160ог\1Ь,
(4)
где а* — коэффициент, учитывающий
число ПО, которое может одновременно
захватить каждый захватный орган;
а2 — коэффициент,
учитывающий,
сколько раз могут возобновиться за­
хват и выдача ПО каждым захватным
органом на протяжении одного кине­
матического цикла; а3 — коэффици­
ент, учитывающий влияние на про­
изводительность относительных раз­
меров ПО; а4 — коэффициент, учиты­
вающий влияние на производитель­
ность степени заполнения бункера;
аб, ав — коэффициенты, учитывающие
влияние на производительность дру­
гих факторов, специфических для раз­
личных типов Б ЗУ , различных ПО
или различных условий эксплуатации;
I — число параллельных рядов за­
хватных органов.
0
пЯп
,
2пЯ
Заменяя V =
0- — и Ь — — -— ,
оО
к
где Я — радиус захватных органов;
п — частота вращения или частота
ходов захватных органов, получим
после подстановки в формулу (4) вы­
ражение действительной производи­
тельности в виде
Я д = а ^ а ^ а ь ... 1кт\.
(5)
Анализ зависимостей (4) и (5) по­
казывает, что если коэффициенты а$,
Од, ...н е зависят функционально от
ддугих величин, входящих в форму­
лы, то 6, например, в формуле (4)
зависит от V. Действительно, при уве­
личении скорости захватных органов
шаг захватных органов также должен
быть увеличен, так как для захвата
ПО необходимо больше времени и,
следовательно, потребуются большие
размеры кармана, т. е. Ь есть функция
от V. В зависимости (5) увеличение
числа захватных органов приведет
к увеличению радиуса диска с захват­
ными органами, а это, в свою очередь,—
к уменьшению угловой скорости, а
следовательно, и частоты вращения
для получения наилучших условий
захвата.
Кроме того, эксперименты показали,
что величина коэффициента выдачи
является нелинейно-убывающей от ок­
ружной скорости захватных органов,
а его наибольшая величина т^тах со­
ответствует малым скоростям захват­
ных органов. Эта функция мбжет быть
аппроксимирована на основании экс­
периментов в виде зависимости
Т) = Лшах — в Л
(6)
В табл. 4 приведены результаты
экспериментальных исследований про­
изводительности и коэффициента вы­
дачи для 16 типовых БЗУ.
С учетом формулы (6) формулу (4)
можно записать как
Я д = а 1а2а3а4а 6. . . I (т|шах — е о + ) ^ ,
или, опуская коэффициенты,
П п =
(т)тах —
^
.
(7)
Можно рассчитать, какой должна
быть максимальная окружная ско­
рость захватных органов, до которой
будет обеспечено сдвигание ПО по
стенке бункера:
^ 1 / 51П (а — р) 8
$1п ос
V
«л
(8)
Из формулы (8) следует, что наи­
большее значение максимальной ско­
рости для предельного равновесия бу­
дет при 81п (а — р) = 1 и а = 90 + р:
(Шшах)шах < ] / " д <^п р >
(9 )
т. е . при величине угловой скорости,
равной или большей правой части
формулы (9), единичный ПО будет
прижат к стенке бункера центробежной
силой и не будет сдвигаться.
Производительность и коэффициент выдачи 1) различных БЗУ при изменении
Эскиз БЗУ
Конструктивные
параметры БЗУ.
Тип и размеры ПО
0,2
0,4
О,В 0,8 V, м/с
Зависимость коэффициента выдачи
от окружной скорости
захватных органов
Аппроксимирующая
формула
\
Цилиндрический
с асимметрией
/
35 мм; й = \
Продолжение табл.
Продолжение табл.
б П /р И. А. Клусова
Положим, что в барабан насыпана
масса ПО до уровня горизонта, про­
ходящего через центр вращения бара­
бана (рис. 17). При вращении барабана
вся масса ПО начнет сдвигаться по
стенке барабана и повернется, кан
это следует из уравнения (8), на угол
а
р. Пересыпание ПО вниз, рас­
положенный в точке В , будет иметь
место при
1д 0» =------------- ------------- '
- ( Т
> - (
)
0)2# \ 2
ё
)
( 10)
где 0П = а — угол, отсчитываемый от
горизонтали и определяющий поло­
жение ПО в точке В, а / — коэффи­
циент трения при пересыпании, рав­
ный тангенсу угла естественного от­
коса.
Рассмотрим типичные случаи запа­
дания ПО в захватные органы диско­
вых БЗУ и установим зависимости
между размерами ПО, разменами кар­
манов, скоростями движения ПО в
карманов.
Положим, что ПО, имеющий призма­
тическую форму с плоским дном
(рис. 18), скользит к движущемуся
окну под влиянием силы тяжести по
плоскости, наклонной н горизонту
под углом а д, имея линейную скорость
при подходе к карману, равную я0.
Карман движется с постоянной окруж­
ной скоростью у0кр в плоскости, пер­
пендикулярной направлению скорости
0О. Пусть высота ПО Н, Очевидно, что
для возможного западания ПО в кар­
ман необходимо, чтобы длина кармана
была больше длины ПО на некоторую
величину АЬ. Величина АЬ должна
быть такой, чтобы при движении кар­
мана на протяжении пути АЪ ПО успе­
ли войти в карман на глубину АНУ
обеспечивающую захват ПО карманом.
Пусть за время ?0кр карман, дви­
жущийся со скоростью 1>окр> пройдет
по горизонтали путь, равный АЬ,
тогда
.
_ АЬ
АЬ — ^окр^окр и *окр — “
•
°окр
За это же время ПО, двигаясь под
влиянием составляющей силы тяжести
по наклонной плоскости, должен прой­
ти путь, равный АНУ за время, мень­
шее или равное 20кр*
АЬ
окр ■
(И)
уокр
Если предположить» что западание
ПО в карман происходит при началь­
ной скорости движения 0О= 0, что
обычно наблюдается в БЗУ» то
§
(8111 а д — |Хсоз а д)
уокр ^
АЬ
2 АН
2 АН
уокр | / " Н ( з т а д — (и соз а д) *
( 12)
Исходя из сказанного, формулу (7)
можно переписать:
Я д = (т)тах —
X
I + б + V
Рис. 17. Схема пересыпан ни ПО в БЗУ
с вращающимися захватными органами
X
60а
2 АН
8 ( з т а д — ц соз а д)
(13)
1л ЛЬ
Рис. 18. Схема западания призматического ПО, скользящего по наклоним!
плоскости, в движущийся карман
Если ПО имеет цилиндрическую фор­
му и катится под действием силы тя­
жести по наклонной плоскости к дви­
жущемуся в перпендикулярной пло­
скости карману, имея при подходе
к карману скорость, равную 0О
(рис. 19), то величина окружной ско­
рости захватных органов г0кр должна
быть такой, чтобы ПО успел закатиться
на пути АЬ движущегося кармана на
глубину М , обеспечивающую вахват
ПО:
^
ь 1 /
у
т8 г* 5Ш а д
2 АН (тг * +
1 / ~ 2 М (отг2 +
А* > »окр у
т ёг2
Ид
_
’
,
где
— момент инерции массы ПО
относительно центра качения.
Методика проектирования БЗУ.
Проектирование начинают с выбор л
типа БЗУ . Д ля этого может быть ис­
пользована научно-техническая лите­
ратура, патенты и авторские свиде­
тельства. Выбрав тип БЗУ , а также
получив сведения о значениях Птах,
8 и ф, соответствующих этому типу,
I (из задания на проектирование),
б и а д (из конструктивных особен­
ностей БЗУ) и ц (исходя из фрикцион­
ной пары), можно определить влия­
ние V на /7Д. В формуле (13) не из­
вестна лишь величина ДА, которая
может быть принята в пределах (0,5-т4-0,23) Ь, (й — для цилиндрически»
ПО).
Получив путем расчета графин Яд =
= / (у), можно подобрать рабочее зна­
чение V. По формулам (6) и (12) соот­
ветственно вычисляют коэффициент вы­
дачи г) и зазор по шагу АЬ, а следова­
тельно, и шаг захватный органов
Ь = / + б + АЬ.
Ь
__ I
чокр
1+АЬ
Рис. 19. Схема западания цилиндрического ПО, катящегося по наклонной пло­
скости, в движущийся карман
Рис. 20. Расположение ПО
в БЗУ
Остальные необходимые для проек­
тирования БЗУ характеристики можно
получить после выбора радиуса с за­
хватными органами. Д ля ПО длиной
не более 8— 10 диаметров используется
рекомендация:
= (5-г-10) /. При вы­
боре радиуса БЗУ необходимо иметь
в виду, что его малое значение при­
водит к уменьшению числа ПО в бун­
кере, а следовательно, к ухудшению
условия подготовки к захвату и по­
требуется предбункер. Большой ра­
диус обусловит резкое возрастание
занимаемой площади около технологи­
ческого оборудования, увеличение мас­
сы расположенных в БЗУ ПО, уве­
личение крутящих моментов, ухудше­
ние подготовки к захвату и работы
амортизатора-вибратора, деформирова­
ние ПО.
Выбрав радиус /?, можно вычислить
следующие величины:
Ь = 2я д / ( / + 6 + АЬ);
(14)
© = и/#;
(15)
л — ЗОо/я;
Т^техн == 60/л.
(16)
Полученное значение Ттехн позво­
ляет приступить к построению цикло­
граммы работы проектируемого БЗУ .
Д ля этого необходимо из ^ о п р е ­
делить прежде всего ^ и
— время
интервалов подготовки к захвату и
Рис. 21. Схема эксперимен­
тальной установки и график
экспериментальных
значе­
ний углов естественного от­
коса:
1 — для загрязненных ПО? 2 —
для чистых сухих ПО; 3 — для
ПО, смоченных мыльной эмуль­
сией
захвата. При выборе этих величин
необходимо руководствоваться не толь­
ко расчетами. Например, ?2 можно
определить из выражения (11). Но
в этих расчетах 1г будет характеризо­
вать захват лишь одного ПО в один
вахватный орган. В БЗУ процесс
захвата происходит иначе (рис. 20).
Перед началом вращения диска 2
ПО располагаются в бункере
за­
нимая положение асЬ с наклоном верх­
ней поверхности ПО под углом ро
к горизонту. В процессе вращения
диска по направлению стрелки ПО
увлекаются им и их поверхность а'Ь'с'
располагается под углом пересыпания
к горизонту. Так как во всех
дисковых БЗУ в наивысшей точке
диска — точке е происходит или доорентирование ПО, или выпадение
неправильно захваченных, или вы­
дача ПО в лоток-магазин, то в началь­
ный момент в бункер можно засыпать
только такое число ПО, которое при
вращении диска не сможет подняться
до точки е и не будет мешать ориенти­
рованию или выдаче ПО в этой точке.
Практически наивысшее положение ПО
должно отстоять от точки е не ближе
чем на 1/4 длины дуги окружности.
Угол естественного откоса
зависит
от формы и размеров ПО и степени их
загрязнения, точнее, от коэффициента
трения между отдельными ПО. Угол |3$
гр
I
в)
%
г)
Рис. 22. Способы ориентирования в БЗУ за счет сил тяжести
для каждого конкретного случая оп­
ределяется экспериментально следую­
щим образом (рис. 21): на площадь,
ограниченную кольцом /4, насыпают
ПО до тех пор, пока они не будут
ссыпаться через борт кольца. Затем
измеряют угол при вершине в двух
взаимно перпендикулярных направле­
ниях и принимают среднее арифмети­
ческое. Диаметр кольца должен быть
больше длины исследуемого ПО по
крайней мере в 10 раз.
Например, на рис. 21 представлены
данные для латунных стаканчиков
диаметром 10 мм, полученные в зави­
симости от отношения длины ПО к их
диаметру и состояния их поверхности
(чистая и сухая; смоченная мыльной
эмульсией и загрязненная — с на­
летом коррозии). Результаты иссле­
дования показывают, что с увеличе­
нием отношения длины к диаметру
и степени загрязнения ПО угол есте­
ственного откоса увеличивается от
минимального значения (17°) до макси­
мального (40°). При встряхивании
бункера с ПО этот угол значительно
уменьшается.
Из рис. 20 следует, что каждый
захватный орган может находиться
под слоем ПО, начиная с точки Ь и
кончая точкой а!. Процессы подготовки
к захвату идут в течение всей работы
БЗУ.
Таким образом, при проектировании
циклограммы Б ЗУ первым должно
быть выбрано время *а, а оставшееся
время от Ттехн будет отведено для
величин *з, *4, 4» *в» *7« При подборе
*2 необходимо учесть влияние уровня
засыпки. Чем больше уровень за­
сыпки ПО, тем выше будут подниматься
точки Ь и а ', возрастать время /2>
следовательно, уменьшаться время
*8—^7» ЧТ0 скажется на выполнении
остальных функциональных действий.
Именно по этой причине уровень за­
сыпки ПО в бункер не должен превы­
шать 2/ЗД. Исходя из этого и зная
Р*, вычисляют *2.
Из оставшихся I, входящих в цикло­
грамму, требуется рассчитывать вре­
мена ориентирования /4 и выдачи 1в.
Величины 18, \ь и и обычно определяют
в зависимости от ^ и /в.
Расчет процесса ориентирования.
В каждом конкретном БЗУ способ
ориентирования может быть своеоб­
разным. Наиболее распространен спо­
соб ориентирования за счет сил тя­
жести — гравитационного ориентиро­
вания (рис. 22).
Рис. 23. Схема ориентирования ПО
на призме, расположенной на вра­
щающемся диске
ПО типа стакана (рис. 22, а), дви­
жущийся открытой частью вперед,
натыкается на эксцентрично установ­
ленный штырь со скосом и опроки­
дывается вниз, ПО, движущийся дном
вниз, скользит по скосу штыря также
дном вниз. ПО, заостренный на одном
конце (рис. 22, б), падает на лапки,
имеющие форму вилон. ПО узкой
частью свободно пройдет через вилку,
а широкой частью задержится ею,
благодаря чему Г10 опрокинется остри­
ем вниз. ПО, имеющие смещенный
центр тяжести относительно середины
(рис. 22, в—д), опираясь на призму,
установленную в середине по длине
лотка, будут опрокидываться тяжелой
частью вниз или в правый, или в ле­
вый карман. Идея ориентирования на
приэме использована в конструкции
(рис. 22, е), где призмы размещены
на наклонно вращающемся диске, от­
носительно которых и происходит ори­
ентирование ПО в правый или левый
карман. В конструкции, показанной
на рис. 22, ж, на вращающемся на­
клонном диске размещены карманы
такой глубины, что ПО, попавшие
дном вниз, удерживаются в них, а
ПО, попавшие дном вверх, опрокиды­
ваются относительно ребра кармана.
Рассмотрим процесс ориентирования
в БЗУ, схематично представленный
на рис* 23. В тангенциальные карма­
ны 1 наклонного вращающегося диска 2
западает ПО. При некотором положе­
нии кармана 7, определяемом углом <р,
ПО повернется на призме 3 и опро­
кинется в радиальный карман 4 . После
захвата ПО в кармане может оказаться
в одном из дву® положений: дном влево
(вариант 1) или дном вправо (вари­
ант 11). Условия ориентирования в
каждом из этих случаев будут не оди­
наковы ь(рис. 24)* В варианте I
(рис. 24, а) процесс ориентирования
начнется гораздо позже, так как со­
ставляющая Р% — Р 81п а д, являющая­
ся ориентирующей силой, действует
на гораздо меньшем плече, чем в ва­
рианте II (рис. 24, б). Д ля варианта I
получим ф = Ф1, а для варианта II
ф = ф2. Одно из полученных значений
угла ф определяет начало интервала ^
на циклограмме Б ЗУ .
Д ля определения длительности ин­
тервала ориентирования необходимо
определить время поворота ПО на
призме. Часто эту задачу приходится
решать поэтапно, тан как весь про­
цесс поворота может быть разбит на
несколько фаз. Например, в рассма­
триваемом случае ПО сначала только
поворачивается на призме (нужно
Рис. 24. Расчетные схемы для опреде­
ления начала ориентирования ПО
узнать время и конечное условие этого
поворота), а ватем одновременно пово­
рачивается и скользит в радиальный
карман (нужно вычислить время до
завершения ориентирования). Может
оказаться, что суммы этих двух времен
в вариантах I и И будут различны
и, таким образом, на проектируемой
циклограмме получим два момента
окончания процесса ориентирования.
Конструктор ж е должен будет при­
нять одно решение. С точки зрения
получения максимальной производи­
тельности желательно добиться ориен­
тирования ПО из неблагоприятного
варианта, но процесс ориентирования
может затянуться и на остальные ин­
тервалы цикла не останется времени.
В таки» случаях необходимо ускорить
процесс ориентирования, что дости­
гается дополнительной вибрацией,
встряхиванием, воздействием пружин­
ных подбрасывателей, поддувом воз­
духа и другими приемами. В дисковом
БЗУ с карманами (см. рис. 1) для этих
целей установлена подпружиненная
кнопка 10 .
Расчет процесса вндачи. Правильно
спроектированный узел выдачи ПО
должен обеспечить беспрепятственное
непрерывное их движение из захват­
ных органов в лоток-магазин с задан­
ной производительностью. Недостаточ­
ная скорость движения ПО из захват­
ных органов в приемник часто ограни­
чивает производительность Б ЗУ . Про­
цессы выдачи ПО из вахватных орга­
нов вследствие большого разнообразия
конструкций весьма различны.
На рис. 25, а представлена схема
выдачи ПО из дискового Б ЗУ с хор-
а)
*)
9
Рис. 25. Схема выдачи ПО из БЗУ
различных типов:
а — дискового с кордалышми крючками;
б — дискового с тангенциальными крюч­
ками; в — секторного; е, 6 —* карманчи-
ковви иди лопастный
кальном положении крючка или пран*
тически несколько раньше;
а * < - | - - ( 1 0 « . 4 0 о).
Рис. 26. Расчетная схема выдачи ПО
из барабанно-лопастного БЗУ
дальннми крючками. Крючки I , ук­
репленные в кольце 2, вращающемся
с угловой скоростью ©, захватывают
предметы обработки из бункера 5,
ориентируют их в процессе захвата
и передают по направляющей дорож­
ке 8 в неподвижный поток 4 . Захваты­
вающие крючки расположены по кор­
дам под углом V к радиусам.
Таким образом, данное БЗУ харак­
теризуется выдачей ПО в приемнин
под действием сил тяжести и инерции,
по непрерывной плоской криволиней­
ной траектории и с выдачей ПО внутрь
элемента, приводящего в движение
захватные органы. ПО, захваченные
крючками, в процессе вращения бара­
бана должны на пути от угла щ до
угла а я передвинуться под действием
сил тяжести из положения Я0 в поло­
жение # 2, т. е. сойти с крючка и
упасть в лоток.
Очевидно, процесс выдачи будет про­
исходить нормально лишь в том слу­
чае, если время I движения ПО иэ
положения Я0 в положение
будет
меньше времени V движения крючка
из положения, определяемого углом
о*, в положение а 2, т. е. I ^
Угол а* должен быть не меньше
угла трения, при котором начинается
относительное движение ПО по крюч­
ку. Угол а 2 выбирают исходя из не­
обходимости рационального размеще­
ния лотка. В данном случае выдача
ПО должна закончиться при верти­
Таким образом, при проектировании
подобного Б ЗУ необходимо подобрать
угловую скорость, обеспечивающую
выполнение приведенного условия.
Кроме того, необходимо определить и
форму входной части лотка, чтобы
не происходило застреваний и тор­
можения ПО.
Крючки в Б ЗУ могут иметь и другое
конструктивное оформление (рис. 25,
б). Захватывающие крючки 2, располо­
женные под углом « 8 5 ° и радиальным
ведущим стержням и вращающиеся
с угловой скоростью о , захватывают
ПО из бункера / , ориентируют ия в
процессе вахвата и по направляющей 8
передают в лотов 4. Таким образом,
данное Б ЗУ относится н группе с вы­
дачей ПО под действием сил тяжести
и инерции с плоской непрерывно­
криволинейной траекторией движения
и с выдачей ПО в пространство вне
захватных органов. ПО, захваченный
крючком в процессе вращения, должен
на участке угла а 2 — а г передвинуться
под действием силы тяжести из поло­
жения # 0 в положение
т. е. сняться'
с крючка и упасть в лотон.
В секторном Б ЗУ (рис. 25, в) сентор / , качающийся с переменной угло­
вой скоростью ©, захватывает своей
поверхностью ПО из бункера 2 и
передает их в неподвижный лотон 8.
В процессе качания сектора на участке
угла качания а 2 — а* захваченный
ПО должен под действием силы тяже­
сти передвинуться из положения И0
в положение И и т. е. с захватного
органа перейти в лотон.
Аналогично можно рассмотреть про­
цесс выдачи скользящих (рис. 25, г)
или катящихся ПО (рис. 25, д) из
карманов и лопастей.
Расчет выдачи ПО из захватный
органов в лоток-магазин необходим
как для проектирования циклограммы
(моментов начала и конца процесса
выдачи), тан и компоновки и конструи­
рования Б ЗУ (формы и места установ­
ки лотка — магазина для приема ПО).
В качестве примера рассмотрим про­
цесс выдачи ПО ив барабанно-лопаст-
ного БЗУ (рис. 26). ПО массой т ,
находящийся на лопасти длиной /,
вращается с барабаном с постоянной
угловой скоростью ю. Плоскость ло­
пасти составляет с линией ОА угол,
равный у . В начальный момент ПО
лежит на расстоянии а от начала ло­
пасти Л. Величина а зависит от длины
ПО, толщины его 2г, радиуса барабана
К и угла наклона лопасти у. В про­
извольном положении лопасти, опре­
деляемой углом а , ПО на лопасти
находится также в произвольном поло­
жении, определяемом текущей коор­
динатой а + х . Барабан с лопастями
вращается, и на ПО действуют сила
тяжести Р = гп8, сила инерции при
относительном движении Р г = тЯ,
центробежная сила инерции /^ц =
= т © 3г, кориолисова сила инерции
Р к — 2то)х , нормальная сила реак­
ции N и сила трения Р Тр; здесь Я и
Я — скорость и ускорение ПО при
относительном движении.
После составления уравнений дви­
жения ПО и необходимых преобразо­
ваний
получим
дифференциальное
уравнение движения ПО по лопасти
Я — 2ц©* — со2* = & з т а —
—
+
соз а — ©2 (а +
з т у ~~ # соз у + р2).
л2-
+ лVГ - 2 - В2
1 — В2
—в * ’
где
где А — —
_
1
1*0
(а + р 0Я з!п 7 — /? Сое V+ Ро)-
Экспериментальные исследования по­
казывают, что коэффициент трения
скольжения [х не равен коэффициенту
трения покоя ц0- В общем случае он
может быть и больше, и меньше р0.
Для задач автоматической загрузки
на основе экспериментальных иссле­
дований можно принять \х = 0,7^о.
Уравнение (17) после подстановки
значения динамического угла трения
примет вид
Я — 2[МдХ — ©** = ё 31П (»1 +
+ ©*) —
соз (а* + ©/) +
+ ©2 (а + ц # з т V —(17)
Коэффициент трения (I определится
из уравнения (17) при © = 0, х = 0,
* = 0, * = 0 и а = а 0, что соответ­
ствует положению покоя, т. е.
0 = # з т а0 —
Решая это уравнение относительно а*,
получим
№ 008 ®о
и р.0 =
«оКоэффициент трения покоя может
быть определен для каждого частного
случая экспериментальным путем по
статическому углу трения покоя а 0.
Если же лопасти вращаются с угло­
вой скоростью ©, то вследствие на­
личия динамических сил ПО начнет
скользить с лопасти при угле ее на­
клона а*. Этот угол больше стати­
ческого угла трения покоя а 0. Назо­
вем угол а* динамическим углом тре­
ния покоя. Для его определения поло­
жим в уравнении (17) х = 0, х — 0
* = 0, а © Ф 0. Тогда
0 = # $1п а х — р 0 # сое
—
— ©2 (а + р 0 # з!п у — # сое V + йо)-
— # соз 7 + р.2).
(18)
Уравнение (18) является линейным
дифференциальным уравнением вто­
рого порядка. Решение этого уравне­
ния будет иметь вид
* - С 1ей‘ю' + С аев‘юг + 61 +
+ к2 з!п (ах + © 0 + к8 соз (а х + ©*).
(19)
^2^1 ~Ь (^8^* + *з)
а 1 “Ь
+ (М » — А^сово^
где Сг ---------------- -----------------------,
— й ,й , — (*!*„ + к3) з!п а х +
+
— кг) соз
Ах - А»
й1 = )» + / ^ Т Т ; л2 = ц кг => — ( а + [А/?з1п V — /?со $ 7 + р2);
1
Я *
2©а 1 + [12 ’
©а 1 + |Аа *
Значение а* оценивает начало ин­
тервала выдачи в циклограмме. Конеч-
ПО участвует и в переносном движе­
нии — вращении вместе с бункером
и лопастью. Скорость ПО в переносном
движении 0пер = ©2 . После необхо­
димых преобразований получим пол­
ные значения составляющих скорости
ПО:
Vа = 0 ОТН соз (а г + ©/) +
4- хРе» соз [90° — р + ( а г + ©01;
Рис. 27. Расчс 1ная схема падения ПО
после схода с лопасти:
1
— лопасть;
2
—* траектория пути
ная точка этого интервала может быть
получена в том случае, если из урав­
нения (18) определить значение I,
соответствующее моменту схода ПО
с лопасти, т. е. когда х — I — а. Ре­
шить уравнение (18) относительно I
можно численными методами, исполь­
зуя для этих целей ЭВМ.
Д ля решения вопросов, связанны»
с компоновкой Б ЗУ и конструкцией
устройства для передачи ПО в лотокмагазин, необходимо рассчитать дви­
жение ПО после схода его с лопасти.
Д ля нахождения координат точки схо­
да ПО с лопасти можно пользоваться
следующими равенствами (при усло­
вии, что оси координат проходят через
центр барабана) (рис. 27):
и0 = г сое (а* + ю? + Р)$
у 0 = г з т (а^ + ю* + Р),
0
,
Я з т V+ г
где 6 = агс1д --------- — -------;
г
Д сое 7 — а — х
ш_ /^ згау + г
Я_
п
•
зтр
Относительная скорость движения
ПО в точке схода с лопасти опреде­
лится как первая производная из
уравнения (18):
V^у^в = Ахсо^е4*®' + й2шС2ей*®* +
+ СО&2 СОЗ («1+ ©0
©&з 31п ((*!+©*).
Относительную скорость желательно
разложить вдоль осей и и у:
С Н = 0откСО8 ( а , + ®0*
Оо т н = 0 отн 81п ( а1 + ш^ в
Уу = ^ ТН8*П (а 1 + ©0 +
+ 1/пеР з т [90° — Р — (а! + ©01-
После схода с лопасти ПО движется
в воздухе под действием начальной
скорости (составляющие Vи и о™) и
ускорения свободного падения. Паде­
ние ПО может быть описано системой
уравнений:
ар
и] = — и0 + Vа^^, ^ = 00 — V — ^2" •
Исключая I и преобразуя эту си­
стему, получим уравнение параболы,
по которой падает ПО:
Н = аА + Ь1и1+ С1>
где
а1 =
- ^ т ',
2а*
=
в
сг — 9й
8 и2
----Иа.
Расчеты по приведенной методике
можно быстро выполнить с помощью
ЭВМ, составив программу в соответ­
ствии со структурной схемой расчета
(рис. 28). В итоге будут получены ве­
личины а* и а 2> характеризующие
начало и конец процесса выдачи из
вахватных органов, и0 и Уо — коор­
динаты точки, в которой ПО покидает
вахватный орган, и а *,
с± —- коэф­
фициенты параболы — траектории дви­
жения. Если приемную часть лотка
выполнить в точном соответствии с па­
раболой, по которой падает ПО, то
процесс выдачи будет наиболее про­
изводительным.
Подобные расчеты позволяют полу­
чить наиболее достоверные результаты
при проектировании Б ЗУ . Использо­
вание ЭВМ для ускорения таких рас­
четов открывает новые возможности
и перспективы в деле создания
типов Б ЗУ .
новы й
Расчет и проектирование бункера.
Бункер как конструктивный элемент
Б ЗУ выполняет три основных функ­
ции: первая — обеспечение запаса ПО
в количестве, необходимом для непре­
рывной работы БЗУ в течение задан­
ного промежутка времени без попол­
нения (обычно для мелких ПО это
время задается от 10 мин до 1 ч),
вторая — обеспечение движения ПО
в направлении к захватным органам
в количестве, обеспечивающем задан­
ную производительность и третья —
обеспечение подготовки ПО к захвату.
Рабочий объем бункера (в м3) вы­
числяют исходя из его геометрической
формы по формуле
“ ~р~ УоЯд710 ,
тором осуществляется заданное дви­
жение ПО из бункера к захватным
органам, их нормальный захват, от­
сутствуют своды и мертвые зоны.
Объем ПО, засыпанных в бункер,
можно определить как объем геометри­
ческого тела, имеющего форму ци-
7Ш
где У0 — объем одного ПО по внешне­
му контуру, м3; Яд — действительная
производительность
БЗУ ,
шт/мин;
Т 0 — время, в течение которого БЗУ
должно работать без досыпки, мин;
е' — коэффициент заполнения объема,
меньший единицы.
Величины У0у Я д и Т 0 должны быть
заданы. Коэффициент е' определяют
экспериментально. Д ля этого берут
емкость с известным объемом Ух и
заполняют ее полностью исследуемыми
ПО. Затем подсчитывают число А
ПО, поместившихся в емкость. Тогда
Р; г; и0 ; у 0
Чем длиннее ПО или чем сложнее
их форма, тем меньше будет коэффи­
циент заполнения. Например, для ци­
линдрических ПО длиной / = 10-т25 мм и диаметром й = 8-т- 12 мм
при различных соотношениях длины
к диаметру экспериментально было
получено:
15-------------------
уоти. упер. ^ 1-----------------^ .Д/.Ь}.С{
1 : й ................. 1,00 1,40 1,60 3,00
е ' ..................... 0,73 0,65 0,60 0,57
Д ля ПО цилиндрической формы с
конической частью при / : й — 3 е' =
= 0,47.
Рациональным рабочим объемом бун­
кера следует считать тот объем, в ко­
Рис. 28. Структурная схема расчета
процесса выдачи ПО из БЗУ
Рис. 30. Удлиненная форма бункера (а)
и бункера с предбункером (б)
ПО в наклонном цилиндрическом бун­
кере
линдрической подковы (рис. 29), по
формуле
у° = ж ( “» « — ■ )+
+ ^
(йп — ги) Т . "Щ 5-) >
где Ни — наибольшая высота подковы,
измеренная по перпендикуляру к ос­
нованию; гп — радиус угла окруж­
ности основания подковы; ап — поло­
вина длины прямой стороны подковы;
Ьи — длина перпендикуляра, восста­
новленного из середины прямой сто­
роны подковы до пересечения с окруж­
ностью; фп — половина центрального
угла подковы.
В частном случае, если ПО засы­
паны до середины диска, т. е. ап =
= Ьи — гп, то объем, занимаемый ПО,
кп = - |'Х Если необходимо увеличить объем
бункера, то его конструкцию можно
изменить несколькими способами. Пер­
вый способ — увеличить радиус за­
хватных органов, в связи с чем уве­
личится и основание подковы, а зна­
чит, и объем бункера. Но этот способ
не всегда удобен, тан как с увеличе­
нием радиуса захватных органов уве­
личиваются все размеры Б ЗУ и расход
мощности. Второй способ — изменить
форму бункера за счет удлинения
его передней части (рис. 30, а). Угол
наклона стенки удлиненной части у 0
можно брать меньше угла наклона ос-
новной части, тан как удлиненная
часть выполняет функции хранилища
ПО и в меньшей степени функции Б ЗУ .
Угол наклона стенки удлиненной ча­
сти достаточно взять равным или на
несколько градусов больше угла тре­
ния. Третий способ — надстроить к
основному бункеру дополнительный
бункер, тан называемый предбункер
(рис. 30, б).
Н а рис. 30, б показана схема предбункера к дисковому Б ЗУ , на рис. 31 —
к хордально-крючковому Б ЗУ , на
рис. 32 — к барабанному Б ЗУ . Чтобы
можно было регулировать число по­
даваемых ПО, в выходной части пред­
бункер а обычно устанавливают за­
слонки для ручного регулирования.
Соотношение линейных размеров пред­
бункер а выбирают таким, чтобы исклю­
чить образование сводов.
Расчет мощности привода БЗУ. Мощ­
ность (в кВт) электродвигателя при­
вода вращающихся захватных органов
Б ЗУ рассчитывают по известной фор­
муле
_ Мкрл^п
1000т]мех 9
где М кР — необходимый крутящий мо­
мент, Н-см; п — частота вращения
захватных органов, мин-1; ки — коэф-
Рис. 31. Схема дискового БЗУ с хор­
дальными крючками и с предбункером
Рис. 32. Схема барабанно- лопастного БЗУ с нредбункером
фициент возможной перегрузки (до 2)5
Чмех — КПД привода.
Д ля крючковых Б ЗУ (рис. 33)
Мкр! = № + РК 31П Р,
где Р — сила тяжести ПО в объеме
сегмента, Н; и — коэффициент трения
скольжения ПО о стенки бункера;
/? — радиус окружности траектории
движения крючков, см; Р — угол есте­
ственного откоса.
Силу тяжести ПО в объеме сегмента
приближенно можно подсчитать по
формуле
Г- Ъ
('■ '* т ) ' -
где Р% — сила тяжести одного ПО,
Н; ^1,13
— N — число ПО в
сегменте высотой 2#/3 (см. рис. 33);
д. — диаметр ПО.
Для дисковых Б ЗУ (рис. 34) вели­
чина крутящего момента
Мкр а =
з т а д + Р{г з1п а д,
(рис. 35). Звездочка является приво­
дом. К ступице прикреплены захват­
ные органы.
При перегрузке зуб звездочки 1
своим скосом отожмет сухарь 2, су­
харь в свою очередь, сожмет пружи­
ну 3 и ведомая часть — ступица с за­
хватными органами не будет находить­
ся под воздействием ведущего звена —
звездочки
до
тех
пор,
пока
к сухарю не подойдет следующий зуб.
Изменяя положение пробки 4, можно
регулировать силу сжатия пружины.
Амортизатор данной конструкции
выполняет роль не только предохра­
нителя, но и вибратора. При вращении
ведущего звена — звездочки 1 против
часовой стрелки ведомая часть с за­
хватными органами также вращается
против часовой стрелки. При наличии
большого сопротивления ведомая часть
останавливается, сухарь отжимается
эубом звездочки, зуб звездочки про­
ходит сухарь, сухарь под воздействием
сильно сжатой пружины скользит по
г д е а д — угол наклона диска Б ЗУ к го­
ризонту;
— плечо приложения си3
лы. к = т*
со8 45° « 0,4/?,
10
откуда
Мир» = К ? ! 81П а д (|* — 0,4).
Сила тяжести ПО
Р = в ' у 1 - Р 1,
где в' — коэффициент заполнения;
У0 — объем одного ПО.
Расчет
амортизаторов-вибраторов
Рис. 33. Схема расположения массы
ПО в дисковом БЗУ с крючками в про­
цессе вращения захватных органов
Бункерные загрузочные устройства
__________ —Л.------------------------------- ■
Рпруж
прут
Рис. 34. Схема расположения массы
ПО в бункере дискового БЗУ
обратной стороне зуба звездочки (по
спине) и «отдает» захватные органы
в обратную сторону, т. е. по часовой
стрелке. При такой вибрации случай­
ные застревания ликвидируются ав­
томатически.
Если ведущая часть передает кру­
тящий момент, равный М кр> и если
амортизатор должен сработать при
величине крутящего момента, равного
2М кр, где 2 — коэффициент возможной
перегрузки, если диаметр звездочки
/ ) зв и число зубьев на звездочке равно
двум, то окружная сила
2М'кр
Н
Аг
При угле скоса сухаря, равном 45°,
эта же сила будет расчетной и для
пружины сухаря.
Если угол скоса сухаря будет а с, то
Рис. 36. Амортизатор-вибратор с пло­
ской пружиной
~ рг окр
грпруж —
1
««с
Пружину рассчитывают по извест­
ным формулам сопротивления мате­
риалов и деталей машин.
В другой конструкции амортизатора
(рис. 36) расчет плоской пружины
произведем как расчет рессоры, спро­
ектированной в виде бруса равного
сопротивления. Величина крутящего
момента, при котором должен срабо­
тать амортизатор, равна удвоенному
нормальному крутящему моменту (см.
выше расчет мощности).
Сила, действующая на одну ветвь
пружины при угле сухаря а с = 45°,
2М кр
, а прогиб рессоры при
Р О К Г » ---силе, равной /''пруж» Должен равняться
высоте вуба звездочки:
/пр
'п р К е ]
К
2Е 1 пр
где /пр — длина рессоры; 1оиз1 — до­
пускаемое напряжение на изгиб; Е —
модуль упругости первого рода; йр —
толщина одного листа рессоры:
*пР К з 1
/пр*
Напряжение в листая можно опре­
делить по формуле
*р =
окр^пр
Оиз —
М п р йр
где кл — число листов* 6пр — ширина
Рис. 35. Амортизатор-вибратор с ци­
линдрическими винтовыми пружинами
листа, здесь * п Л
©; ©
момент
сопротивления изгибу одного листа.
Рассмотрим еще одну конструкцию
амортизатора, получившего наиболь­
шее распространение в дисковых БЗУ
(рис. 37). На приводном валу 1 на
шпонке посажена звездочка 2 с зубья­
ми. На диске 3> несущем захватные
органы, прикреплены две собачки 5
рычажного типа, которые своими
зубьями сцепляются со звездочками.
Собачки прижимаются с помощью пру­
жин 4.
При перегрузке зуб звездочки (кото­
рая является ведущим звеном) своим
скосом отожмет зуб собачки, выйдет
из зацепления с ним, благодаря чему
диск с захватными органами (который
является ведомым звеном) остановится
и будет оставаться в этом состоянии
до тех пор, пока к зубу собачки не
подойдет следующий зуб звездочки.
Поджатием пружины 4 можно регулиро­
вать силу давления на рычаг собачки.
Амортизатор данной конструкции
играет роль не только предохранителя,
но и вибратора. При вращении веду­
щей звездочки 2 против часовой стрел­
ки ведомая часть — диск 8 также
вращается против часовой стрелки.
При наличии перегрузки ведомая
часть прекращает вращение — оста­
навливается, зуб собачки отжимается
зубом звездочки, зуб звездочки про­
ходит под зубом собачки, последний
под действием сильно сжатой пружины
скользит по обратной стороне зуба
звездочки (по «спинке») и отдает диен
с захватными органами в обратную
сторону, т. е. по часовой стрелке.
Таким образом, при остановке диск
подвергается вибрации, благодаря чему
случайные застревания ликвидируют­
ся автоматически.
Если для нормальной работы ведо­
мой части требуется величина крутя­
щего момента, равная М кр, то обычно
ставится условие, чтобы амортизатор
срабатывал при величине крутящего
момента, равной 2М кр, где 2 — коэф­
фициент возможной перегрузки.
Если одновременно работают две
собачки, то можно записать уравнение
равновесия в виде
2М Кр = /^окр^зв
или
2Л*кр = ^ П д а 'с О в Т ’
Рпруж
Рис. 37. Расчетная схема амортизато­
ра-вибратора с подпружиненными ры­
чагами
где Р р — сила, действующая на рычаг
собачки; а с — угол зуба ввездочки;
1>зв — диаметр звездочки.
Необходимая сила поджатия пру­
жины
р
2Л*КР*1 _
Г“ 1ь а о*
^8В*2
г пруж — “ п
Практически угол зуба а с обычно
принимают равным 45°, тогда
45° =
= 1 и
2Мкр^1
пруж ■
<^ЗВ^2
Тан кан изготовить пружину с тре­
буемыми характеристиками достаточно
трудно и, кроме того, сам расчет но­
сит ориентировочный характер, то в
БЗУ необходимо предусматривать ре­
гулировку поджатия пружины.
Число вубьев ведущей звездочки
также имеет немаловажное значение,
ибо если число зубьев будет очень
велико, то частота срабатывания амор­
тизатора-вибратора будет большой,
времени на «отдачу» захватных орга­
нов будет мало и застрявший ПО может
не успеть изменить свое неправильное
положение. Малое же число зубьев
приведет к большим потерям времени
от момента срабатывания амортиза­
тор а-вибратор а до следующего взаимо­
действия рычагов и звездочки, что
вызовет снижение производительности.
ГЛАВА
у
/ •
ВИБРАЦИОННЫЕ ЗАГРУЗОЧНЫЕ
УСТРОЙСТВА (ВЗУ)
1. КЛАССИФИКАЦИЯ
И СТРУКТУРА ВЗУ
Вибрационные загрузочные устрой­
ства находят широкое применение в
машиностроительной,
приборострои­
тельной, радиотехнической, горноруд­
ной, химической, пищевой, сельско­
хозяйственной и других отраслях про­
мышленности.
В основном в промышленности при­
меняют ВЗУ, в которых ПО переме­
щаются по лотку и, пр“о ходя мимо
различного рода путевых операторов
(вырезы, выступы и т. д.), получают
определенную ориентацию. Установки
такого типа применяют для подачи
ПО на рабочие позиции металлорежу­
щих станков, прессов, сборочных агре­
гатов, для подачи ПО к рабочему месту
при ручной сборке, наполнения кассет,
сортировки и упаковки готовых из­
делий.
ВЗУ с электромагнитным приводом
можно разделить на две группы: бун­
керные ВЗУ со спиральным лотком и
бункерные ВЗУ с прямолинейным лот­
ком. Обе группы имеют различное кон­
структивное исполнение привода и
бункера. Бункерные ВЗУ со спираль­
ным лотком по конструктивному испол­
нению электромагнитного привода
можно разделить на синхронные и раз­
дельные.
По конструктивному исполнению
бункера ВЗУ со спиральным лотком
различают: с цилиндрическим бунке­
ром; с коническим бункером (прямой
или обратный конус); с комбинирован­
ным бункером (цилиндрическим и ко­
ническим).
Как цилиндрические, так и кониче­
ские бункера могут быть: однозаходные, многозаходные, многоручьевые
и одноручьевые.
Скорость движения ПО по дорожке
ВЗУ регулируют изменением:
1) величины напряжения, питающе­
го катушки электромагнитов с по­
мощью автотрансформатора;
2) силы тока в катушке электрома­
гнита благодаря последовательно вклю­
ченному реостату;
3) тягового усилия электромагнита
за счет регулирования воздушного
зазора между якорем и статором;
4) магнитного потока;
5) фазового угла.
Резонансная настройка ВЗУ осу­
ществляется изменением:
1) момента инерции поперечного
сечения рессор (при синхронном и раз­
дельном электромагнитном приводе);
2) рабочей длины (при синхронном
и раздельном электромагнитном при­
воде);
3) массы или момента инерции си­
стемы (при синхронном и раздельном
электромагнитном приводе);
4) числа рабочих витков пружины
(при раздельном электромагнитном
приводе).
По типу рессор ВЗУ различают:
с одно- и многослойными плоскими рес­
сорами (при синхронном и раздельном
электромагнитном приводе); с круг­
лыми пружинными цилиндрическими
рессорами (при синхронном и раз­
дельном электромагнитном приводе);
с цилиндрическими многовитковыми
рессорами (при раздельном электро­
магнитном приводе).
Наиболее часто встречающиеся упру­
гие системы представлены в табл. 1.
1.
Упругая система в виде круглого
или прямоугольного стержня. Один
конец стержня жестко закреплен в ос­
новании под некоторым углом к по­
следнему. На другом конце стержня
расположен рабочий орган — бункерлоток (РО). Рабочей длиной упругого
элемента, определяющей его жест­
кость, является расстояние между ниж­
ней и верхней заделками. Изменяя
рабочую длину упругого элемента,
1. Схемы
упругих систем
для ВЗУ
Продолжение табл.
Продолжение табл.
Продолжение табл.
И
Я
я
Д
Ч
К
1§ I
се я
НЛ
вО ч
Л
со
щ
«
к
&
■н
о О,и
8
К
*
о со
5 « |
в
^
§1
О
С 8
ас _ я
8 Ь® I
«§9Й
*а
<и #Э
«
я
и
в
«
н
а>
И
оВ я
§ 1*
<2
3 *
о .
с*
I
I
С?
С?
т
г§
Ю
а
С
|
ллм
№
Ц
о., 5
о со
2
»а> Й
^
*
х
°
I
§
К
8
*
Й
*
Он
с3о к
а>
&
в
о
а
о
(X
1ь
я
а . д
СО
«
В
и
X
е .3
§•
н
СО
з
X ь
л
&Х
Я
д
л
и ч
>>гаг*
&ЁО
й 2 «
х §,5
я
А
о«
§м аОн н|
о л
гха >- %
о
га я я
В
в
X
^
х Я 5Г»
&
Л
л ч
Й Ма
»■ я
Н аЛ
. 2 &3
Ж
рэ
н
можно изменять его жесткость и тем
самым осуществлять настройку ВЗУ
на заданный режим. Колебания рабо­
чего органа при такой упругой системе
будут происходить в плоскости, пер­
пендикулярной продольной оси упру­
гого стержня, которая расположена
под
некоторым
углом к
гори­
зонту.
Описанная упругая система карантерна для ВЗУ с нераздельным (син­
хронным) приводом. Фазовый сдвиг
между вертикальными и горизонталь­
ными колебаниями равен нулю, а тра­
ектория движения рабочего органа —
прямолинейна.
2. Упругая система в виде двух
стержней круглого или какого-либо
другого сечения со свободной заделкой
и предварительным поджатием у . Ре­
гулировка жесткости осуществляется
перемещением крайних опор, в резуль­
тате чего изменяется рабочая длина
упругого элемента. Колебания про­
исходят в плоскости, перпендикуляр­
ной продольной оси стержня. Данную
упругую систему применяют в трех­
компонентных приводах для возбужде­
ния вертикальных колебаний.
3. Упругая система в виде двух
стержней круглого или прямоуголь­
ного сечения с жесткой заделкой.
Регулировка жесткости может осу­
ществляться перемещением а крайних
опор, а также изменением силы Р
эажима упругого элемента в опорах.
В остальном данная упругая система
аналогична предыдущей.
4. Упругая система в виде двух
стержней круглого или прямоуголь­
ного поперечного сечения, свободно
расположенная на трех опорах. Сво­
бодные концы стержня имеют возмож­
ность поджатия вплоть до жесткого
их защемления Р. Помимо описанных
выше способов регулировки жестко­
сти, в данной упругой системе воз­
можно изменение жесткости в широких
пределах путем поджатия свободных
концов упругого элемента. Назначе­
ние этой упругой системы аналогично
описанной выше.
5. Упругая система в виде двух
цилиндрических витых пружин растя­
жения. Незначительная регулировка
жесткости возможна за счет натяже­
ния Р нт пружин. Колебания рабочего
органа происходят вдоль продольной
оси пружины.
6. Упругая система в виде двух
цилиндрических витых пружин растя­
жения. Д ля регулировки жесткости
в данной упругой системе предусмо­
трены ввинчивающиеся пробки Пр.
При ввинчивании пробок происходит
уменьшение числа рабочих витков,
что приводит к увеличению продоль­
ной жесткости пружины. Колебания
рабочего органа происходят в направ­
лении продольной оси пружины.
7. Упругая система в виде двух
цилиндрических витых пружин сжа­
тия или растяжения. Колебания ра­
бочего органа могут происходить как
в направлении продольной оси пру­
жины, так и в направлении попереч­
ной оси. В данной системе регулирует­
ся поперечная жесткость путем изме­
нения поджатия пружины. Если в ка­
честве заделки пружины применяют
ввинчивающиеся пробки, то возможна
регулировка и продольной жесткости.
8. Упругая система в виде трех
цилиндрических витых пружин. Н а­
значение третьей пружины 3 — ком­
пенсировать реакцию опор вала, на
котором расположен рабочий орган,
вызываемую упругими элементами 1
и 2. При этом изменяется сила трения
в опорах, что приводит к изменению
фазы колебаний вследствие изменения
коэффициента затухания системы.
9. Упругая система, аналогичная
системам пп. 5—8, в которой в ка­
честве упругих элементов используют
конические витые пружины круглого
или какого-либо иного сечения. Про­
дольная жесткость таких пружин ре­
гулируется путем изменения вели­
чины поджатия. Нелинейный характер
пружины существенно влияет на коле­
бательный процесс.
10. Аналогичную роль выполняют
нелинейные элементы в виде витой
цилиндрической пружины с перемен­
ным шагом навивки. При поджатии
такой пружины часть витков с малым
шагом приходит в соприкосновение
друг с другом и тем самым исключается
из работы. Общее число витков умень­
шается, что приводит к увеличению
жесткости. Системы, в которых ис­
пользуются данные упругие элементы,
являются нелинейными.
11. Упругая система в виде торсиона. Предназначена для создания
крутильных колебаний в плоскости,
перпендикулярной продольной оси
торсиона. Жесткость упругого эле­
мента регулируется путем изменения
расстояния между опорами.
12. Упругая система в виде двух пар
витых, вертикально расположенных
пружин сжатия и одновременно уча­
ствующая в колебаниях в вертикаль­
ной и горизонтальной плоскостях ра­
бочего органа.
13. Упругая система аналогична
предыдущей упругой системе, но с го­
ризонтальным расположением.
14. Упругая система, комбинирован­
ная из двух предшествующих упру­
гих систем.
Система 1 (см. табл. 1) позволяет
совершать колебания одновременно в
двух взаимно перпендикулярных пло­
скостях, но колебания эти имеют
между собой жесткую связь, что не
позволяет использовать с данной упру­
гой системой трехкомпонентное воз­
буждение колебаний. От этого недо­
статка свободны упругие системы 5,
6, 7, 9, 10, 12, 13, 14. В вибраторах
с такими упругими системами можно
использовать привод с раздельным
возбуждением колебаний. При возбу­
ждении колебаний в плоскости про­
дольной оси упругих элементов (как
правило, это бывают колебания в го­
ризонтальной плоскости) одновременно
появляется и поперечная (вертикаль­
ная) составляющая колебаний. Это
объясняется тем, что под действием
массы рабочего органа происходит
отклонение продольной оси пружины
на некоторый угол относительно линии
действия возмущающего усилия, кото­
рая расположена в горизонтальной
плоскости. Под действием возмущаю­
щего усилия начинается колебатель­
ное движение рабочего органа, тра­
ектория которого будет определяться
продольной осью упругих элементов.
А тан как последняя наклонена н го­
ризонтальной плоскости, то в верти­
кальной плоскости появятся колеба­
ния. Вертикальные колебания будут
происходить в фазе с горизонтальными.
Д ля их компенсации необходимо соот­
ветствующим обраэом рассчитать и
реализовать фаву в амплитуду воз­
мущающего усилия привода верти­
кальных колебаний. Для получения
расчетной фазы вертикальных коле­
баний необходима специальная аппа­
ратура, позволяющая осуществлять
плавный сдвиг фазы,
Упругие системы 2, 3, 4 (см. табл. 1)
позволяют воспроизвести колебания
в плоскости поперечной продольной
оси упругих элементов. Это обуслов­
ливает их преимущественное примене­
ние в приводе вертикальных колеба­
ний. Благодаря достаточно простому
способу регулировки жесткости и вы­
сокой эксплуатационной надежности
наибольшее распространение получила
упругая система 2. Высокая надеж­
ность этой системы обусловлена тем,
что в ней отсутствует жесткое защем­
ление упругого элемента в опорах, что
приводит н значительному уменьше­
нию в них механических напряжений.
Обладая преимуществами, присущи­
ми упругой системе 2, упругая си­
стема 4 позволяет осуществить плавную
регулировку жесткости упругих эле­
ментов в более широких пределах. Это
обстоятельство особенно важно в трех­
компонентных виброприводах, где по­
лучение эллиптической траектории
движения связано с плавным и в ши­
роких пределах изменением фазы ко­
лебаний.
В приводе горизонтальных коле­
баний используют упругие системы 5,
6, 7, 8, 9, 10, И (см. табл. 1).
Незначительная регулировка жест­
кости, которой обладает система 5,
основанная на использовании некото­
рой нелинейности упругих элементов,
не позволила этой схеме получить ши­
рокое распространение. Наибольшее
распространение получила упругая си­
стема 6 и ее модернизация — система
8. Благодаря применению ввинчиваю­
щихся пробок стало возможным регу­
лирование жесткости упругих эле­
ментов в широких пределах, что, кан
уже указывалось, очень важно при
трехкомпонентном возбуждении коле­
баний. Наличие компенсирующей пру­
жины (система 8) позволяет разгру­
зить опоры вала и улучшить условия
работы подшипников, не изменяя жест­
кости рабочих упругих элементов.
Упругие системы 9, 10 аналогичны
системе 5. Использование в этих си­
стемах нелинейных упругих элементов
(конические пружины с переменным
шагом) целесообразны, однако их нетехнологичность, которая особенно
сказывается в условиях единичного
и мелкосерийного производства (каким
является в настоящее время производ­
ство приводов ВЗУ), не позволило им
найти широкое распространение.
Торсионная упругая система 11 яв­
ляется линейной (при относительно
малых амплитудах колебаний). Кон­
структивно она существенно отличает­
ся от всех описанных выше схем. Ее
отличает сложность изготовления. Эта
система предназначена только * для
создания крутильных (возвратно-по­
воротных) колебаний и не может быть
использована при прямолинейных (воз­
вратно-поступательных)
колебаниях.
Однако вследствие того, что эта схема
очень удачно встраивается в конструк­
цию бункерного ВЗУ, она получила
достаточно широкое распространение.
Упругие системы 12— 14 применимы
как в бункерных со спиральным лот­
ком ВЗУ, так и в бункерных ВЗУ
с прямолинейным лотком и являются
относительно универсальными упру­
гими системами по возможности регу­
лирования их жесткости в широких
пределах. Регулирование жесткости
можно осуществлять путем поджатия
витых пружин в осевом направлении,
а также изменением радиуса их за­
делки. Эти упругие системы получили
широкое применение в виброприводах
с трехкомпонентным возбуждением (ам­
плитуд в горизонтальной и вертикаль­
ной плоскостях и фазового угла между
ними).
Таким образом, анализ различных
упругих систем показал, что в трех­
компонентных электромагнитных при­
водах ВЗУ наиболее предпочтитель­
ными упругими системами являются
следующие:
1) для привода вертикальных коле­
баний — упругие системы 2, 3, 4;<
2) для привода горизонтальных ко­
лебаний — упругие системы 5, 6, 8,
9, Ю, 11;
3) для
привода
вертикальных
и горизонтальных колебаний одновре­
менно — упругие системы 12, 13, 14.
Основные типы приводов вибрацион­
ные транспортирующих и бункерных
ВЗУ приведены ниже.
Механический
(эксцентри­
ковый, кулачковый) п р и в о д —
вибраторы преобразуют вращатель­
ное движение кулачка или эксцентрика
в колебательное движение рабочего
органа вибрационной машины.
Д е б а л а н с н ы й (инерционный)
п р и в о д — возмущающая сила для
колебаний создается вследствие вра­
щения одной или нескольких неуравно­
вешенных масс.
Пневматический
при­
в о д — возмущающая сила для коле­
баний создается вследствие возвратно­
поступательного движения поршня
или мембраны, связанных с рабочим
органом вибрационной машины.
Гидравлический
при­
в о д — возмущающая сила для коле­
баний создается поршнем, соверша­
ющим возвратно-поступательное дви­
жение под воздействием напора жидко­
сти, подаваемой попеременно с раз­
ных сторон поршня.
Э л е ктр ом аг ни тн ый при­
в о д — магнитный поток, возбужда­
емый током в катушке магнита, воз­
действует на якорь с силой, пропор,циональной величине магнитного за­
зора между якорем и статором.
При подаче в катушку электромаг­
нита импульсов тока усилие на якоре
магнита изменяется в соответствии
с изменением тока от минимального
до максимального значения и система
приходит в колебательное движение.
Из всех рассмотренных конструкций
приводов в ВЗУ, применяемых до
настоящего времени, наибольшее рас­
пространение получил электромагнит­
ный привод. По своему принципиаль­
ному устройству электромагнитные
приводы являются наиболее совершен­
ными.
В большинстве типов приводов про­
исходит преобразование вращатель­
ного движения двигателя в возвратно­
поступательное движение вибратора
или возвратно-поступательного дви­
жения в возвратно-поступательное
движение вибратора (пневматический,
гидравлический приводы), для чего
необходимы пневмо- или гидрокомму­
никации с наличием большого числа
элементов автоматики; в электромаг­
нитных ж е приводах необходимое воз­
вратно-поступательное движение по­
лучается непосредственно без какихлибо
промежуточных
механизмов.
Электромагнитный привод не имеет
трущихся деталей, подвергаемых изна­
шиванию. Он допускает удобное регу­
лирование производительности уста­
новки в широких пределах и вместе
с тем режимов транспортирования де­
талей.
Рассмотрим наиболее часто встреча­
ющиеся схемы электромагнитных виб­
раторов (ЭМВ), применяемых в при­
водах ВЗУ (табл. 2).
Схема 1. Наиболее простым является
реактивный ЭМВ, состоящий из сер­
дечника с обмоткой, подсоединенной
к сети переменного тока, и якоря,
укрепленного на рессорах. При дости­
жении максимального значения тока
как в положительный, тан и в отри­
цательный полупериоды напряжения
якорь притягивается к сердечнику,
а при малых значениях тока отталки­
вается под действием упругих (восста­
навливающих) сил упругих элементов.
Вследствие этого число колебаний яко­
ря вдвое больше частоты питающего
тока. Так, при питании обмотки элек­
тромагнита от сети 50 Гц такие вибра­
торы обеспечивают 6000 колебаний
в минуту. Регулируя величину тока
в обмотке, можно управлять амплиту­
дой колебаний ЭМВ.
Схема 2. ЭМВ с выпрямителем отли­
чается от реактивного только наличием
вентиля, включенного последовательно
с обмоткой электромагнита (т. е. по
однополу пер йодной схеме). Тан кан
при такой схеме отрицательный полупериод тока срезается, то притяжение
якоря к сердечнику происходит один
раз в период, т. е. число колебаний
якоря равно частоте сети. В сети с ча­
стотой 50 Гц такой вибратор обеспе­
чивает 3000 колебаний в минуту.
Амплитуда колебаний регулируется
изменением величины тока в обмотке.
Схема 3. ЭМВ, в электрическую цепь
которого включен регулятор частоты
(РЧ) переменного тока. Этот тип в виб­
рационных загрузочных и транспорт­
ных устройствах применяют редко,
так как необходимо иметь дорогосто­
ящий и сравнительно сложный частоторегулятор. Возможна регулировка
амплитуда колебаний с помощью авто­
трансформатора или реостата.
Схема 4. ЭМВ, питаемый от источ­
ника постоянного тока. В электриче­
скую цепь такого привода включен
коллектор с двумя парами секторов —
одна пара проводящая, другая — не
проводящая электрический ток. При
вращении коллектора от индивидуаль­
ного электродвигателя происходит пре­
рывание цепи электромагнита и в его
обмотку поступают импульсы тока,
частота следования которых в два раза
выше числа оборотов коллектора.
Варьируя скорость вращения коллек­
тора, можно изменять частоту вы­
нужденных колебаний якоря. Воз­
можна регулировка амплитуды ко­
лебаний с помощью реостата.
Схема 5. ЭМВ, якорь которого же­
стко связан с контактами в цепи
обмотки электромагнита, питаемой по­
стоянным током. При движении якоря
в направлении к сердечнику разры­
вается цепь питания обмотки электро­
магнита; якорь под действием восста­
навливающей силы упругих элементов
возвращается в исходное положение
и замыкает электрическую цепь об­
мотки. В таком приводе частота вы­
нужденных колебаний равна частоте
собственных колебаний рабочего ор­
гана. Управление амплитудой колеба­
ний — от реостата.
Схема 6. ЭМВ, катушка которого
состоит из двух секций. Одна из сек­
ций питается от сети переменного тока,
а другая предназначена для создания
постоянного магнитного поля (катушка
подмагничивания). Сложение пере­
менного и постоянного магнитных по­
токов приводит н тому, что за период
колебания напряжения результиру­
ющий магнитный поток один раз до­
стигает
максимального
значения
и один раз принимает нулевое значе­
ние. Частота вынужденных колебаний
такого вибратора 50 Гц. Этот вибратор
обладает высоким коэффициентом мощ­
ности (вплоть до соз ф = 1) в противо­
положность
обычным
вибраторам
переменного тока, у которых сое ф =
= 0,1-т-0,3.
Амплитуда
колебаний
регулируется с помощью автотранс­
форматора. Частота колебаний не
регулируется.
Схема 7. ЭМВ с постоянным магни­
том. Он состоит ив Ш-образного сер-
2» Схемы электромагнитных вибраторов
Эдектроакена
по
пор.
Принципиальная влен а
С питанием от сети пере­
менного тока
гГ -
С питанием от сети пере­
менного тока с однополупер йодным
выпрямле­
нием
г—0
50 г и,
50
То же
10— 100
~50Гц
^ДЛЛЛ
^И^ЛЛАА^
С питанием от сети по­
стоянного тока с преры­
вателем
100
"5 0 Гц
|\ аааа1\ала^
С питанием от сети пере­
менного тока с приме­
нением регулятора ча­
стоты
Частота
выну­
жденных
колеба­
ний, Гц
со = уаг
10— 100
4
10—100
№
по
пор.
Электроохема
С двумя катушками: одна
катушка питается от се­
ти постоянного тока,
другая — от сети пере­
менного тока
С электромагнитом, на
статоре которого распо­
ложена катушка, питае­
мая от сети переменного
тока, а на якоре распо­
ложена катушка, питае­
мая постоянным током
Принципиальная ехема
Частота
выну­
жденных
колеба­
ний, Гц
50
0= Н
эи
^ллл/ллл|
^ЛЛЛХЛЛЛ^
г ^ и
50
С - г Г
'50Гц
^лллКллл|
г Сг Г : 50 Гц
С питанием от сети пере­
менного тока
^лл^ллл^
С питанием от сети пере­
менного тока; электро­
магнит работает по двух­
тактной схеме
10— 100
НИ
- Г 5«50 Гц
50
М----1— М-1
10
То же
11
|л
50
№
□о
Электровхена
Принципиальная вкеиа
пор.
Э гр *
Частота
выну­
жденных
колеба­
ний, Гц
аш уаг
11
С питанием от сети по­
стоянного тока
10— 100
12
То же
10— 100
13
С питанием от сети пере­
менного тока; электро­
магнит работает по двух­
тактной схеме (на тири­
сторах)
)7
*----Ип
X.— , ‘
] I
С
50
IУ
Тг
-0 -
ЧК-нгМ14
С питанием от источника
постоянного тока
10—200
I
Продолжение табл. 2
яь
по
пор.
Электроохема
Принципиальная вкена
Г
1г
Уг
х“
з г
з г
X
15
С питанием Би-полярными импульсами
Частота
выну­
жденных
колеба­
ний, Гц
10—200
х"
X*
1 -
дечника с обмоткой переменного тока,
подковообразного постоянного маг­
нита и упругой системы. Сердечник
крепится к рабочему органу вибраци­
онной машины. Постоянный магнит
и связанные с ним части являются
реактивной массой. Вибратор устроен
таким образом, что полюсы постоян­
ного магнита помещены в воздушные
эазоры электромагнита. При этом
вследствие того, что полярность по­
стоянного магнита всегда одна и та же,
а полярность электромагнита меняется
с частотой питающего тока, происходит
периодическое взаимное притяжение
и отталкивание магнитов. Сила при­
тяжения полюсов по мере перемещения
магнитов возрастает вследствие умень­
шения воздушного зазора, а сила
отталкивания уменьшается в резуль­
тате его увеличения. Частота колеба­
ний не регулируется. Возможна регу­
лировка амплитуды колебаний с по­
мощью
автотрансформатора
или
реостата.
Схема 8 . ЭМВ с использованием
ферромеханического резонанса поз­
воляет получить механические коле­
бания якоря электромагнита и воз­
можность управлять ими. Сущность
этого явления заключается в следу­
ющем. Обнаружено, что автоколебания
изменяемой частоты возникают в схе­
мах, где последовательно с катушкой
электромагнита
переменного
тока
включается конденсатор, подобран­
ный таким образом, что при некоторой
величине воздушного зазора возникает
резонанс
напряжений.
Поскольку
в обеих системах (электрической и
механической)
происходят колеба­
тельные процессы, нетрудно заметить,
что при соответствующем подборе пара­
метров системы может наступить явле­
ние сложного резонанса, названного
ферромеханическим
(феррорезонанс
напряжений и механический резонанс).
Если в системе, состоящей из электро­
магнита переменного тока и последова­
тельно включенного с ним конден­
сатора, емкость последнего выбрать
так, что при некоторой величине воз­
душного зазора наступает резонанс
напряжений, то при определенном на­
пряжении сети возникает колебатель­
ное движение якоря, причем частота
его колебаний может быть отличной
от частоты сети.
Емкость в цепи электромагнита на­
ходится под действием переменного
напряжения.
Процесс
увеличения
и уменьшения амплитудного значения
энергии, накопляемой емкостью, про­
исходит с частотой, отличной от ча­
стоты питающей сети. Собственная
частота колебаний энергии зависит
как от емкости, так и от ее соотношения
с меняющейся индуктивностью, а так­
же от собственной частоты колебаний
механической системы. Это и об­
условливает
влияние
включения
емкости на изменение частоты коле­
баний якоря. При включении последо­
вательно или параллельно с основными
элементами катушки с выдвижным
сердечником можно менять код и ча­
стоту колебаний якоря, изменяя только
положение сердечника.
Схема 9. Схема двухтактного ЭМВ
является наиболее совершенной. Она
позволяет сохранить симметричность
тока, исключает возможность внесения
искажений в питающую сеть и повы­
шает мощность вибратора. Статор та­
кого вибратора состоит из двух элек­
тромагнитов,
жестко укрепленных
в корпусе питателя. Сердечник элек­
тромагнитов выполнен из Ш-образного
железа, причем катушка каждого элек­
тромагнита
охватывает
средний
стержень сердечника. Питание элек­
тромагнитов осуществляется от сети
переменного тока по схеме с однополупериодным выпрямлением, благодаря
чему в один полу пер иод срабатывает
первый, а в другой полупериод —
второй электромагнит, которые по­
переменно притягивают и отпускают
якорь, заставляя его колебаться с ча­
стотой, равной частоте переменного
тока. Частота колебаний такого вибра­
тора не регулируется. Амплитуда из­
меняется с помощью автотрансформа­
тора или реостата.
Схема 10. Двухтактный ЭМВ, харак­
терным отличием которого от предыду­
щего является то, что он предназначен
для создания крутильных колебаний
системы относительно ее центра.
Схема 11. ЭМВ, обмотка которого
питается от сети постоянного тока.
Сердечник электромагнита выполнен
в виде П-образного магнитопровода,
а якорь — вращающимся от какоголибо двигателя с регулируемой ско­
ростью вращения. За один оборот
якоря
относительно
сердечника
электромагнита происходит двукрат­
ное замыкание и размыкание магнит­
ного потока, т. е. за один оборот
якоря происходит двукратное при­
тяжение сердечника. Благодаря это­
му возбуждаются колебания рабочего
органа с частотой в два раза больше
частоты вращения якоря. Регулирова­
ние амплитуды колебания происходит
путем изменения величины тока в об­
мотке электромагнита с помощью рео­
стата. Бесконтактность и простота ре­
гулировки частоты вынужденных коле­
баний выгодно отличают эту схему
от выше описанных схем возбуждения
колебаний с регулируемой частотой.
Схема 12. Двухтактный ЭМВ по­
стоянного тока с вращающимся яко­
рем, предназначенный для создания
крутильных колебаний. П-образный
сердечник с обмоткой укреплен на
рабочем органе ВЗУ. Когда якорь
движется в направлении н сердеч­
нику, при взаимном притяжении сер­
дечник начинает движение к якорю.
Через определенный угол якорь начнет
удаляться от сердечника, и силы элек­
тромагнитного притяжения вызовут
смещение сердечника вслед за удаля­
ющимся якорем. Амплитуда и частота
колебаний регулируются.
Схема 13. Двухтактный ЭМВ, об­
мотка которого питается от сети пере­
менного тока через управляемые вы­
прямители (тиристоры) Т \ и Т 2. Пре­
имуществом данного привода является
легкость изменения амплитуды колеба­
ния рабочего органа и возможность
создания схем автоматического упра­
вления вибратором.
Схема 14. Двухтактный ЭВМ, об­
мотка которого питается от сети по­
стоянного тока через тиристоры. При
изменении частоты напряжения управ­
ления тиристорами меняется частота
вынужденных колебаний рабочего ор­
гана.
Схема 15. ЭМВ, обмотка которого
питается биполярными прямоуголь­
ными
импульсами,
создаваемыми
схемой на полностью управляемых
вентилях.
Наиболее приемлемыми схемами
с нерегулируемой частотой вынужден­
ных колебаний являются схемы ЭМВ 2,
9, 10, 13. Это объясняется следующим:
1) частота вынужденных колебаний
в этом случае 50 Гц, что выгодно для
выбора жесткости упругих элементов
колебательной системы и осуществле­
ния благоприятного режима вибротранспортирования и ориентации де­
талей;
2) частота вынужденных колебаний
является постоянной и не зависит
(см. схемы 5, 8) от степени загрузки
бункера;
3) в этих ЭМВ не нужно предусма­
тривать искрогасящих устройств;
4) при
включении
выпрямителя
последовательно с нагрузкой для обес­
печения
вынужденный
колебаний
50 Гц отпадает необходимость (см.
схемы 6, 7, 13) в преобразовательных
устройствах или специальных источ­
никах постоянного тока для осуще­
ствления подмагничивания постоян­
ным током;
5) схемы ЭМВ 9, 10, 13 имеют в ка­
тушках электромагнитов постоянные
составляющие тока, противополож­
ные по знаку и друг друга взаимно
уничтожающие;
6) электромагниты, работающие по
схемам 9, 10, 13, позволяют иметь
большую амплитуду колебаний.
Из ЭМВ с регулируемой частотой
вынужденных
колебаний
отдают
предпочтение схемам 11, 12, 14, 15
по следующим соображениям:
1) в схемах 11, 12, 14, 15 отсутствует
дорогостоящий
регулятор
частоты
(см. схему 3). Привод вращения якоря
может быть самым разным (схемы 11,
\2): электрическим, механическим,
пневматическим и др. Он легко встра­
ивается в машину или станок, обслу­
живаемый данным ВЗУ;
2) в приводах, выполненных по схе­
мам 4, 5, необходимо иметь искрогася­
щие устройства. В связи с тем, что
через электромагниты привода ВЗУ
проходят сравнительно большие токи,
разрушение контактов в таких при­
водах значительно снижает их надеж­
ность в эксплуатации;
3) схема 8 бесконтактная, однако
она — автоколебательная, и это поз­
воляет ее использовать с рабочими
органами переменной массы, какими
в большинстве случаев являются ВЗУ.
Это объясняется тем, что по мере
выгрузки ПО из ВЗУ изменяется
величина начального зазора, на кото­
рый настраивается система путем под­
бора соответствующей величины кон­
денсатора. В результате происходит
срыв автоколебаний. Кроме того, при­
вод № 8 работает в режиме резонанса,
который не является устойчивым. Все
ВЗУ работают, как правило, с некото­
рой отстройкой от резонанса (в до­
резонансной области).
2. БУНКЕРНЫЕ ВЗУ
В различных отраслях промышлен­
ности наибольшее распространение
получили бункерные ВЗУ со спираль-
Рис. 1. ВЗУ с тремя вибраторами и
плоскими пружинами
ным лотком, колебания захватно-ориентирующим
дорожкам
(лоткам)
в которых передаются от рессор 5,
наклоненных под некоторым углом
к горизонту и приводимых в движение
с помощью электромагнитов 8 (рис. 1).
ВЗУ включают в себя основные кон­
структивные элементы: основание 1\
электромагнитные приводы 2> 4, 5,
8— 10\ бункера 6, 7 и упругие эле­
менты 3.
Принцип работы ВЗУ заключается
в том, что сложное колебательное дви­
жение дорожки (лотка) передается
расположенным на ней ПО в вер­
тикальном и горизонтальном направле­
ниях, в результате чего ПО переме­
щаются по дорожке с некоторой ско­
ростью. Кроме того, в процессе дви­
жения по дорожке ПО ориентируются
в заданное положение.
Наибольшая
производительность
ВЗУ
пропорциональна
величине
средней линейной скорости движения
ПО по дорожке. Максимальная ско­
рость ПО достигается при режиме
с подбрасыванием, если ускорение лот­
ка больше ускорения силы тяжести.
Е результате нормальное давление ПО
на дорожку становится меньше нуля.
Однако такой подход к оценке произ­
водительности ВЗУ односторонний, так
как производительность будет зависеть
от многих факторов, основными из
которых являются качество и надеж­
ность ориентирования заготовок при
их непрерывном транспортировании по
дорожке.
Двухкомпонентное синфазное воз­
буждение колебаний лотка (в вер­
тикальной и горизонтальной пло­
скостях) позволяет достичь средней
линейной скорости транспортирова­
ния ПО в безотрывном режиме не
более 0,05 м/с, в режиме с подбрасыва­
нием — до 0,3 м/с.
Небольшое подбрасывание не на­
рушает устойчивости движения ПО
и не сказывается на качестве их ориен­
тирования. Однако оно может ухуд­
шить условия ориентирования ПО,
особенно если требуется произвести
ориентирование по слабо выраженным
ключам ориентации ПО.
Таким образом, ВЗУ с двухкомпо­
нентными синфазными колебаниями
имеют ограниченные возможности по
скорости виброперемещения 1Ю. Су­
щественное
увеличение
скорости
виброперемещения достигается в ВЗУ
с трехкомпонентным возбуждением ко­
лебаний раздельным приводом (неза­
висимое
возбуждение
колебаний
в вертикальном и горизонтальном на­
правлениях и изменение фазового угла
между ними).
Рис. 3. ВЗУ с мембранно-гиперболоидной упругой системой:
19 4
фланцы; 2 — цапфы; 3 — пласти­
ны; 5 — бункер; 6 — торсион; 7 *— основа­
ние; 8 — мембрана; 0, 10 — электрома­
гнитный привод; 11 — кожух
Рис. 4. ВЗУ с мембранно-торсионной
упругой системой:
Рис. 2. ВЗУ с торсионной упругой
подвеской
I __ бункер; 2 — электромагнитный при­
вод горизонтальных колебаний; 3 — стерж­
невой торсион; 4 — круговой торсион; 5 —
мембрана; 6 — электромагнитный привод
вертикальных колебаний
Рис. 5. ВЗУ
с раздельным
электромагнитным
приводом
Рис. 6. Схема ВЗУ с совмещенной
упругой системой в виде витых ци­
линдрических пружин
На рис. 2 представлена конструкция
ВЗУ с раздельным приводом колебаний
бункера 1 и основания 6 с торсионной
упругой подвеской 5 — горизонталь­
ного электромагнитного привода 4 и
с упругими элементами в виде пластин
прямоугольного сечения 2 — вер­
тикального электромагнитного при­
вода колебаний 3.
На рис. 3 показана конструкция ВЗУ
с мембранно-гиперболоидной 6, 8,
а на рис. 4 с мембранно-торсионной 3, 5
упругими системами.
Отличительной особенностью кон­
струкции ВЗУ с раздельным электро­
магнитным приводом (рис. 5) является
применение в качестве упругих эле­
ментов вертикального привода четы­
рех стержней 1 круглого или прямо­
угольного сечения. Длину упругих
элементов можно изменять переста­
новкой опор 2\ в горизонтальном
приводе применены витые упругие
элементы 3 с переменным числом вит­
ков. Бункер ВЗУ имеет неподвижное
дно 4, замкнутое на основание 5.
Для возбуждения колебаний в вер­
тикальном направлении применена
однотактная схема электромагнитного
привода Э М 3, а в горизонтальном
направлении применена двухтактная
схема ЭМ1 и ЭМ2.
Вторая конструкция ВЗУ с раздель­
ным приводом имеет (рис. 6) совме7 П /р И. А. Клуоова
щенную упругую систему — две кре­
стовины из четырех витых цилиндри­
ческих пружин 1—8, регулирование
жесткости которых проводится изме­
нением степени поджатия или числа
витков. Бункер ВЗУ / крепится к валу
IV , колебания которому сообщают эле­
ктромагниты ЭМ1—ЭМ 5, установлен­
ные на основании I I I с амортизацион­
ными пружинами 9, 10.
Раздельный электромагнитный при­
вод колебаний позволил достичь ско­
рости виброперемещения ПО в без­
отрывном режиме до 0,3 м/с, а в ре­
жиме с отрывом ПО от поверхности
лотка — до 1 м/с. Для высокоскоро­
стного виброперемещения при раз­
дельном
возбуждении
колебаний
необходимо обеспечивать оптималь­
ный фазовый угол колебаний и его
стабилизацию, а также автоматическую
подпитку ПО бункеров ВЗУ (примене­
ние предбункеров, накопителей, не­
подвижного дна бункера).
3. ЧАШИ ВЗУ
Функциональные элементы чаши и
их взаимосвязь представлены на рис. 7.
Составляющие устройства и меха­
низмы установлены в чаше последова[тельно, и действие их определяется
технолограммой (рис. 8). В течение
времени /х, что соответствует углу <рх
на круговой диаграмме ВЗУ, проис­
ходит концентрация ПО Г0 в зоне
захвата. За время / 2 -► Ф2 происходит
разделение потока Г0 по каналам
вибродорожки. За /3
<р8 происходит
захват ПО на вибродорожку. На угле
<р4 -► /4 поток Гх ПО систематизи­
руется, т. е. становится однорядным
и одноярусным в устойчивых различи­
мых положениях. Ориентирование ПО
происходит в зоне фб эа время /б.
Далее сориентированные ПО по мере
необходимости на угле фв
могут
переориентироваться в заданное поло­
жение. ПО за /7 -► ф7 могут суммиро­
ваться в один Г*2 или несколько пото­
ков. На угле ф8 -► /8 ПО поступают
в накопитель для обеспечения равно­
мерного и бесперебойного поступления
к устройству поштучной выдачи ПО Гб
с действием в ф9 -► /9. Зона ф10 -►
характеризует резервное простран­
ство для установки дополнительных
Выход ПО
Рис. 7. Структурная схема элементов чаши ВЗУ
устройств, например счетчика, кон­
трольного устройства, датчика скоро­
сти и т. д., для потока Гв сориентиро­
ванных ПО.
На
круговой
технолограмме
(рис. 8, а) показаны следующие случаи: 1) 2 Ф* < 360°; 2) 2ф* = 360°;
3) 2 Ф* > 360°. Третий случай проявляется, когда технологический цикл
ПО в ВЗУ больше кинематического,
определяемого размерами чаши и ско­
ростью движения ПО.
Д ля первого и второго случаев до­
статочно одновитковой чаши, для
третьего — многовитковой, причем
число витков т вибродорожки опре­
делится как
2
Ф*/360°.
Общее время технологического цикла
+ и +
+ и + и + и +
+ ^9*
+ и +
тт
*ч
1 11 1
Л .**
*»
.
1
1
\
Отсюда путь повышения производи­
тельности ВЗУ состоит в отыскании
лимитирующих по времени устройств
их конструкторской оптимизации или
в замене на более эффективные устрой­
ства.
Конструктивно чаша состоит из обе­
чайки, одной или нескольких, спи­
ральной вибродорожки и конического
дна. Обечайка и дно образуют бункер.
На дне чаши устанавливаются уст­
ройства подготовки н захвату, Вибро-
|1
т
. *5
\
Так как ПО выходят непрерывно,
одна за другой, то технологические
циклы накладываются друг на друга
с временным сдвигом Т р (рис. 8, б).
Теоретическая
производительность
выдаваемых деталей определится как
/7Т = 1/Ур. Значение Гр равно времени
действия самого непроизводительного
устройства в системе элементов чаши,
т. е.
Т р = шах (*ь /2, ..., /9).
Рис. 8. Технолограмма элементов чаши ВЗУ
Ю
в)
Рис. 9, Исходные формы чаши
дорожка служит основным носителем
устройств и механизмов захвата ори­
ентирования и выдачи.
Конструктивно чаши разделяют по
нескольким признакам.
1. По исходной форме обечайки бун­
кера — конические, цилиндрические,
плоские круговые и комбинированные
(рис. 9).
Конические чаши (рис. 9, а) имеют
исполнение с ломаной, криволинейной,
прямолинейной и ступенчатой обра­
зующими. Их применение обусловлено
требованием изменения скорости по
высоте чаши, созданием зазоров между
ПО для лучшего количественного сче­
та, съема схватом робота, ориентиро­
вания и т. д.
Чаши
цилиндрической
формы
(рис. 9, б) используют как наиболее
технологичные в изготовлении для
автозагрузки любых ПО.
Плоские круговые чаши (рис. 9, в)
применяют для накопления ПО, для
ориентирования простейших деталей,
например дисков, переориентирова­
ния, разделения или суммирования
потоков деталей.
Комбинированные чаши (рис. 9, г)
выполняют, как правило, многоцеле­
вые действия. В них можно произво­
дить многономенклатурную загрузку;
использовать одну полость чаши как
бункер, другую — как место уста­
новки ориентирующего устройства,
третью — как накопитель или сумма­
тор и т. д.
2. По взаимосвязи обечайки, вибро­
дорожки, дна — чаши с жесткой
связью элементов (рис. 10, а), с не­
подвижной обечайкой (рис. 10, б),
с неподвижным дном (рис. 10, в)
неподвижными дном
и
обечайкой
(рис. 10, г)у с неподвижной дорожкой
(рис. 10, д), чаши с неподвижными
дорожкой и обечайкой (рис. 10, ё).
Наибольшее распространение полу­
чили чаши с жесткой связью элементов
как наиболее простые в изготовлении
и эксплуатации. С целью уменьшения
мощности привода обечайку делают
неподвижной, вибрация передается
только легкой спиральной вибродо­
рожке. Чашу с неподвижным дном
используют для стабилизации режима
вибротранспортирования, т. е. как
элемент, воспринимающий переменную
массу загружаемых деталей. Чаши
с неподвижным лотком используют
редко. Такие лотки обычно выполняют
роль склизов или скатов.
Рис. 10. Схемы взаимосвязи элементов
чаши
Устройство чаши на рис. 12, а пред­
ставляет собой чашу с разделителем
потока, например, для многоканальной
загрузки, на рис. 12, в — чаша-сум­
матор для питания высокопроизводи­
тельного оборудования. Рис. 12, б
представляет собой схему однопоточ­
ной чаши.
4. По расположению спирали вибро­
дорожки относительно обечайки: вну­
три (рис. 13, а), снаружи (рис. 13, б),
в дне (рис. 13, в) и ия всевозможные
сочетания (рис. 13, г, д), причем
с правой и левой резьбой. При сочета­
ниях возможна и комбинация резьб.
Преимущества наружной спирали
(перед внутренней) — в удобстве уста­
*)
новки и обслуживании имеющихся на
ней устройств. Наличие дорожек с обе­
Рис. 11. Многопоточные чаши
их сторон чаши используется при
3.
По количеству движущихся по­ изменении
направления
движения
токов ПО — однопоточные и много­
потока ПО, при изменении скорости,
поточные (рис. И ). Многопоточные
при многономенклатурной загрузке,
чаши
разделяются
на
много­
накоплении и т. д.
канальные (рис. И , а) и многозаходные
5. По характеру поля вибрации —
(рис. 11, б). Многопоточные чаши
с симметрией поля вдоль вибродорожки
используют для создания большой
(рис. 14, а); с равномерно изменяемой
производительности ВЗУ, при много­
асимметрией поля в горизонтальной
канальной и многономенклатурной
плоскости (рис. 14, б); с равномерно
загрузке оборудования. Соотношение
изменяемой асимметрией в вертикаль­
числа входных ивх и и выходных ивых
ной плоскости (рис. 14, в); с равно­
потоков ПО в чаше имеет три вида
мерно изменяемой в горизонтальной
(рис. 12).
и вертикальной плоскостям асимме.
I
и вых2
1^ивьхч
и в ЫХ 7
Ж
* и Вы*б
а)
Рис. 12. Схемы чаш:
а)
б)
В)
г)
д)
Рис. 13. Схемы расположения вибродорожки на обечайке
Рис. 14. Схемы чаш по полю вибрации
трией (рис. 14, г); с неравномерной
асимметрией в горизонтальной пло­
скости (рис. 14, д); с неравномерной
асимметрией в горизонтальной и вер­
^ ///)////%
тикальной плоскостях (рис. 14, е, ж).
Варианты
компоновок
чаш
(рис. 15, б—ж) применяют в тех слу­
чаях, когда по длине витка дорожки
кш ;
№
3
и)
Рис. 16. Конструкции чаш
тур ной загрувке чаши на вибропроводе
располагают аксиально.
требуется создать неравномерное поле
Широко используемая цилиндри­
сил инерции с целью работы в опти­
ческая загрузочная чаша имеет множе­
мальном режиме захватных, ориен­
ство
вариантов
исполнения.
На
тирующих,
счетных,
выдающих
рис. 16, а представлена чаша, у кото­
устройств,
рой спиральные витки не связаны
6.
По взаимному расположению с обечайкой, а соединены с централь­
на
виброприводе — одночашечные
ным штоком, что дает возможность
(рис. 15, а); многоярусные (рис. 15, б)\
свободного манипулирования над ПО
коаксиальные (рис. 15, в); аксиаль­
по обе стороны вибродорожки, уста­
ные (рис. 15, г); комбинированные
новки оптимального угла подъема до­
(рис. 15, д). Чаши между собой могут
рожки за счет разделительных колец
быть соединены общим потоком, не
на штоке.
соединены, соединены частично.
На рис. 16, б представлена четырехМногоярусные чаши целесообразно
заходная чаша с кольцевым суммато­
использовать при многономенклатур­
ром. На кольце после каждого выход­
ной автозагрузке ПО с длиной ПО
ного лотка чаши установлен пассивный
I > 30-К Г8 м; при
30-10-8 м ориентатор. Таким образом, в чаше
наиболее практичны для таких целей
происходит параллельное ориентиро­
вание четырех выходных потоков ПО
коаксиал ьно расположенные чаши.
с суммированием. Благодаря наклон­
Если загружаемые ПО колеблются
в большом диапазоне длин, то реко­
ному кольцу сумматора происходит
снятие ярусности потока, а кониче­
мендуется использовать сочетание мно­
ский поддон возвращает ПО обратно
гоярусных и коаксиальные чаш. При
многоканальной или мнбгономенклав чашу.
На рис. 16, в представлена двужзаходная
восьмиканальная
чаша.
Сориентированные в каждом канале
ПО попадают в кольцевой сумматор,
откуда ПО питают многопозиционное
оборудование.
На рис. 16, г представлена чаша
с широкозахватной дорожкой в ци­
линдрической чаше и спиральной, спу­
скающейся вниз дорожкой на конусной
чаше. Выступ буртика на конусе равен
0,9 толщины детали. Выдаваемые из
цилиндрической чаши ПО попадают
на коническую и заполняют в зоне
выдачи все дорожки. На каждой до­
рожке установлено ориентирующее
устройство. Оставшиеся в требуемом
положении ПО с первого витка кони­
ческой чаши поступают на второй
через зону выдачи, где происходит
заполнение падающими ПО всех сво­
бодных мест. На выходе ориентатора
второй дорожки число требуемых по­
ложений удваивается за счет ПО с пер­
вой и вновь поступивших из зоны
выдачи. С каждым витком увеличи­
вается диаметр конуса, увеличивается
скорость потока ПО, стремительно ра­
стет и производительность.
На рис. 16, д представлена конструк­
ция многозаходной цилиндрической
чаши снаружи и однозаходной внутри.
ПО засыпаются как в цилиндрическую
полость, так и в коническую. На каж­
дом внутреннем витке цилиндрической
чаши имеется ориентатор. Каждый
заход наружной дорожки связан через
окно в стенке с определенным витком
внутренней дорожки. Благодаря такой
конструкции
обеспечивается
под­
питка сориентированного внутрен­
него потока ПО на каждом витке
чаши, в результате чего плотность
требуемый положений от витка к витку
растет, от этого растет и производи­
тельность.
Чаша с внутренней цилиндрической
полостью для накопления ПО и
окнами выдачи ПО снизу под захват
на вибродорожку представлена на
рис. 16, ж.
Как накопитель сориентированныи
ПО применяют плоскую чашу с до­
рожкой в виде спирали Архимеда
(рис. 16, з).
Плоская многоканальная чаша за­
грузки многопозиционного оборудова­
ния представлена на рис. 16, и. Такие
чаши используют для загрузки про­
стейших ПО. Внутренний цилиндр
играет роль бункера ПО, второй ци­
линдр — зона захвата ПО, наруж­
ный — зона ориентирования ПО.
Как правило, обязательными кон­
структивными элементами чаш ВЗУ
являются устройства подготовки ПО
к захвату, устройства захвата, сум­
маторы и разделители потоков ПО
и устройства выдачи ПО.
Устройства подготовки к захвату
способствуют увеличению плотности
потока на входе захватных устройств.
На рис. 17, а представлена чаша,
в которой донный конус концентрирует
ПО у захватных органов. Д ля однозаходных чаш используется в дне
радиальная планка (рис. 17, б), кото­
рая выполняет роль направляющей
потока ПО. Наиболее эффективно фор­
мируется захват ПО при наличии
А-А
б)
Рис. 17. Устройство подготовки ПО и захвату и устройство
ваквата
!
')
Рис. 18. Дорожка захвата ПО
донного паза, выполненного по описы­
ваемому
профилю
захватываемого
ПО (рис. 17, в).
Устройства захвата способствуют
отделению из общей массы деталей,
движущихся по дну чаши. Захват
в вибрационных устройствах осуще­
ствляется вибродорожкой. Дорожка 1
(рис. 18, а) утоплена в дне 2 чаши
для лучшего захвата ПО. В сечении
несущая
плоскость
захватываемой
дорожки (рис. 18, б) представляет
прямую, ломаную, полукруглую, кри­
волинейную
и
комбинированные
образующие. По исполнению направля­
ющей части вибродорожка может быть
прямол иней ной | криволинейной, изо­
гнутой,
ступенчатой,
каскадной
(рис. 18, в). При захвате плоских
и призматических ПО используются
прямолинейные
или
ступенчатые
профили, для цилиндрических и кони­
ческих ПО — полукруглые и криво­
линейные профили. При захвате
сложных конструкций ПО исполь­
зуется
или прямолинейный,
или
комбинированный профили вибродо­
рожки.
Для
увеличения
производитель­
ности ПО с одной вибродорожки ис­
пользуют сумматоры следующих ви­
дов: кольцевой лоток (рис. 19, а)
с суммированием потоков из многозаходной чаши путем наложения и
Рис. 19. Сумматоры потока ПО
щ
■О
7*1
•)
Рис. 20. Разделители потока ПО
кольцевой лотон (рис. 19, б) с сумми­
рованием потоков в одной плоскости.
Кольцевой лотон (рис. 19, в) вы­
полнен с наибольшими радиусами пере­
сечения каналов, глубина погруже­
ния кругового лотка относительно пло­
скости вибродорожки # п = 0,75АД,
где Нд — толщина ПО.
Д ля разделения потоков ПО, на­
пример, при многоканальной за­
грузке используют многоканальные
плоские (рис. 20, а) или многозаходные
объемные чаши (рис. 20, б). Разделение
потока ПО на вибродорожке осуще­
ствляется
планками-разделителями
(рис. 20, в) с прямолинейной или
змейковой направляющей.
Выдачу ПО при малой амплитуде
горизонтальны®
колебаний
(0,5-г1,0) 10-? м можно проводить корот­
ким 0,04—0,06 м лотком, жестко при­
крепленным к чаше (рис. 21, а). При
больших амплитудах используют лот­
ки, выполненные по спирали Архимеда
(рис. 21, б), или кольцевые лотки
(рис. 21, в), создающие плавный режим
виброперемещения ПО на выходе чаши.
Кольцевой лоток, кроме того, обеспе­
чивает резервирование ПО на случай
заклинивания.
Для выдачи ПО на значительное от
чаши расстояние (0,1— 1,0 м) исполь­
зуют
прямолинейный
вибролоток
(рис. 21, г) с наклонной плоской
пружиной на выходном конце. Входной
конец лотка соединен в горизонтальной
плоскости гибкой пластиной с выход­
ным лотком чаши. Такая связь обес­
печивает вибрацию лотка, достаточ­
ную для виброперемещения деталей.
Детали, способные переориентиро­
ваться в процессе выдачи, направ­
ляются в закрытые вибролотки. При
выдаче ПО в вертикальной плоскости,
например, под схват робота исполь­
зуются магнитодинамические колодцы
(рис. 21, д), в которых магнитное поле
поднимает детали вверх и удерживает
с зазором относительно друг друга.
4. МЕЖОПЕРАЦИОННЫЕ
И ОПЕРАЦИОННЫЕ
НАКОПИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Существующие накопительные уст­
ройства разделяют на межоперационные и операционные.
Межоперационные
накопительные
устройства
создают
необходимый
оптимальный задел ПО между маши-
Рис. 23. Вибронакопитель с верхним
расположением привода и упругой
подвески
нами. К межоперационным накопите­
лям относят подъемники, элеваторы,
транспортеры. По принципу переме­
щения ПО подразделяют на вибра­
ционные и механические. Широкое
распространение получили накопи­
тели вибрационного типа.
К операционным накопителям, кото­
рые в основном предназначены для
пополнения запаса ПО, находящихся
в бункере загрузочного устройства,
можно отнести предбункеры-накопители. Это дополнительные емкости,
которые
устанавливают
непосред­
ственно рядом с загрузочным устрой­
ством. Их можно разделить на два
вида: непрерывного действия и пор­
ционного действия.
Вибрационные подъемники и нако­
пители (межоперационные). Вибраци­
Рис. 22. Конструкция вертикального
подъемника-накопителя с электрома­
гнитным приводом
онные накопители одновременно вы­
полняют функции подъемников, осу­
ществляя автоматический подъем ПО
на заданную высоту в ходе выполнения
технологического процесса. Х арак­
терной
особенностью
накопителей
и подъемников, применяемых в ма­
шиностроении
и приборостроении,
является
возможность
сохранения
ПО в ориентированном положении
в процессе их транспортирования в на­
копителе.
Преимуществом вибрационных подъ­
емников является возможность транс­
портировать
ПО
непосредственно
вверх, что значительно сокращает за­
нимаемую ими площадь по сравнению
с подъемниками других видов.
На рис. 22 изображена конструкция
виброподъемника. Он представляет
собой цилиндрическую трубу 3 с вин­
товым лотком 4, по которому проис­
ходит подача ПО вверх. Труба с лот­
ком установлена на основании 5 по­
средством нескольких наклонных пру­
жин 1. В нижней части имеется элек­
тромагнитный привод 2. Он сообщает
лотку колебательные движения по все­
му пути следования ПО.
Виброподъемники такого вида вы­
пускают с высотой подъема от 1 до 3 м
при диаметре до 500 мм. При подаче
материала на большую высоту такие
накопители
устанавливают
один
над другим.
Привод вибрационных накопителей
может быть расположен как в нижней
части транспортируемой трубы, так
и в верхней.
Вибронакопитель, представленный
на рис. 23, характерен расположением
подвески и привода в верхней части
конструкции, что значительно повы­
шает его устойчивость. Винтовой ло­
ток 1 размещен на трубе 2, которая
имеет сверху фланец 8; к последнему
прикреплены нижние концы стержне­
вых пружин 5 и якорь электромагни­
та 4. К поперечине 6 крепится ярмо
электромагнита 7 и верхние концы
пружины 5.
Конструкция
вибронакопителя
с двумя рабочими массами (рис. 24)
отличается от других конструкций
резонансных подъемников и вибро­
питателей двухмассных систем тем,
что обе колеблющиеся массы служат
рабочими органами и полностью ис­
пользуются для полезной работы —
подъема ПО. Благодаря этому масса
накопителей такой конструкции при
одинаковой мощности и высоте подъема
ПО уменьшается в несколько раз по
сравнению с обычными, имеющими
реактивную плиту.
На нижней плите 6 жестко крепятся
чаша 5 с коническим дном и нижняя
труба 2, являющаяся первой полови­
ной
транспортирующего
органа
подъемника. К нижней плите 6 на
упругих цилиндрических стержнях
Рис. 24. Конструкция вибронакопите­
ля с двумя рабочими массами
(пружинах) 11, расположенных внутри
нижней трубы, подвешена верхняя
плита 14, с которой через башмаки 1
жестко связана верхняя труба 15,
служащая второй половиной транс­
портирующего органа подъемника.
Наружная поверхность обеих труб
имеет спиральный лоток, форма кото­
рого соответствует форме транспорти­
руемого ПО. Трубы разделены зазо­
ром, несколько большим суммы вер­
тикальных
амплитуд
верхней
и
нижней масс.
Электромагнитный привод подъем­
ника состоит из ярма 4 и якоря 5,
расположенных внутри нижней трубы
и крепящихся соответственно к нижней
и верхней плитам. Д ля устранения
намагничивания стальных ПО вибра­
тор и якорь крепятся к плитам через
алюминиевые прокладки 13 и 10,
увеличивающие сопротивление маг­
нитному
потоку,
замыкающемуся
через нижнюю трубу. Этой же цели
служат магнитные экраны 12. Вся
Рис. 25. Вибронакопитель с дебалансным приводом
система опирается на три спиральные
амортизационные пружины 9, ж е­
сткость которых достаточно мала по
сравнению с жесткостью пружинных
стержней, что обеспечивает надежную
виброизоляцию основания, на кото­
ром расположен накопитель.
Д ля устранения чрезмерной по­
движности подъемника на спиральных
пружинах служит направляющая ось
8 у скользящая в текстолитовых под­
шипниках 7. Эта ось, оставляя аморти­
зируемой системе лишь две степени
свободы — перемещение по вертикали
и вращение вокруг вертикальной оси,
ограничивает возможность остальных
перемещений, что очень важно при
значительной высоте подъемника.
Верхняя и нижняя массы и их мо­
менты инерции подбирают равными
между собой, что обеспечивает их
одинаковые амплитуды колебаний,
а следовательно, и равные скорости
движения ПО по спиральным лоткам
нижней 2 и верхней 15 труб.
Вибронакопитель с дебалансным
приводом (рис. 25) состоит из четырех
основных элементов: винтового несу­
щего лотка 2, крепящегося н трубе 8%
электродвигателя
5,
приводящего
в движение вибратор 4 . Стрелками
указаны возникающие во время работы
подъемника крутильные колебания
вокруг его вертикальной оси и сопут­
ствующие им колебания по вертикали.
Суммарные колебательные перемеще­
ния подъемника позволяют транспор­
тировать ПО вверх по лотку. Подъем­
ники такого типа могут устанавли­
ваться на стержневых пружинах или
подвешиваться на пружине 1.
Н а рис. 26 изображен вибронакопи­
тель с эксцентриковым приводом. Он
состоит из грузонесущего органа с лот­
ком 1 и опорной рамы 4У на которой
установлены
грузонесущий
орган
и механизмы привода. Привод состоит
из электродвигателя 5, клиноременной
передачи 5, приводного вала 12, уста­
новленного в подшипниках 8. На
валу 12 закреплен эксцентрик 7, с ко­
торым сопрягается шатун 0, имеющий
на конце шаровую пяту 10. Эта пята
входит в углубление И на оси 5,
проходит через трубу и опирается на
подшипники 2 и 19.
Грузонесущий
орган
поддержи­
вается пружиной 18 и упорным под-
Рис. 26. Вибронакопитель с эксцентри­
ковым приводом
шипником /7 . Вибрация черев шатун 9
передается на ось 8 и через нее и
трубу — лотку 1. Заданная направ­
ленность колебания обеспечивается
двумя роликами 18, которые наса­
жены на осям 15 и движутся в паза® 16,
выполненных в планках 14.
В некоторый случая® подъем на
значительную высоту ПО является
нежелательным, поскольку при спу­
ске с большим уклоном они могут
легко
потерять
ориентированное
положение.
Плоский
накопитель
изображен
на рис. 27. Накопитель состоит ив
одного или нескольких плоских дисков,
на который нарезан лотон в виде
архимедовой спирали. Поступающие
на накопитель ПО в зависимости от
направления нарезки спирали и уста­
новки угла наклона пружин будут
двигаться н центру диска или его
периферии.
На первом диске 1 ПО, поступая
на его лотон, движутся в центру.
Перейдя на диен 2, ПО начнут дви­
гаться н его периферии.
Предбункера-накопители
(опера­
ционные) для ВЗУ. По принципу рабо­
ты предбункера-накопители можно
разделить на два типа — непрерывного
и периодического (порционного) дей­
ствия. Н а рис. 28 показан питатель
с
предбункером-накопителем
кон-
Рис. 28. ВЗУ с предбункером
струкции Львовского политехниче­
ского института,
предназначенный
для загрузки ПО типа дисков. Пита­
тель представляет собой чашу 1У на
внутренней цилиндрической поверх­
ности которой имеется спиральный
лотон 2. Днище 8 чаши укреплено на
трех
наклонных
цилиндрических
стержнях 6. На нижней массивной
плите 7 установлены три электро­
магнитных вибратора 12. Загруженные
в бункер ПО сползают по конусу 18
к лотку 2, вследствие вибрации под­
нимаются по лотку вверх и попадают
в приемную часть магазина 14. Днище
чаши соединено с направляющей осью
4, свободно перемещающейся в под­
шипниках 5, 8. Ось 4 облегчает уста­
новку цилиндрических стержней 6.
Чтобы не увеличивать значительно раз­
меры чаши при больших объемах
партий загружаемых ПО, над чашей
питателя
устанавливают
предбункер 17.
Для устранения возможности за­
клинивания ПО между конусами 18
и предбункером последний свободно
располагают на концах винтов 16,
завинченных в стойки 15. Винты пред­
назначены для изменения зазора между
воронкой предбункера и днищем чаши,
чем регулируется скорость поступле­
ния ПО в бункер.
Д ля виброизоляции питатель уста­
навливают на амортизационных ци­
линдрических пружинах 11. Вибрация
/
Рис. 29. ВЗУ с регулируемым предбункером
будет передаваться основанию 10
тем меньше, чем больше будет разница
между частотой колебаний чаши и соб­
ственной частотой колебаний опорной
плиты 7 на витых пружинах и опорном
стержне 9.
На рис. 29 представлена конструк­
ция предбункера, в которой приняты
меры для предотвращения сводообразования. Предбункер представляет
собой квадратный ящик, две стенки
которого 1 и 3 раздвижные. Раструб
ящика предбункера имеет форму усе­
ченной пирамиды, обращенной боль­
шим основанием вверх. Выходное окно
имеет форму прямоугольника в любом
положении раздвижных стенок. Стен­
ки 1 и 8 оттягиваются с обеих сторон
пружинами растяжения 2, укреплен­
ными снаружи предбункера через про­
рези 4.
Весь предбункер подвешивается на
упругих элементах 5 (пружины растя­
жения или тросы). При засыпке ПО
стенки раздвигаются, растягивая пру­
жины 2. По мере расходования ПО
щеки стенок 1 и 8 начинают сдви­
гаться,
обжимая оставшиеся
не­
вышедшие ПО, которые при этом пере­
мещаются.
На рис. 30 изображен предбункер,
который с целью исключения сводообразования и улучшения выхода ПО
из предбункера в чашу питателя связан
с бункером посредством регулируемых
упругих связей. Вибробункер 7, на­
строенный на дорезонансный режим
колебаний, соединяется с предбункером 2, прикрепленным к несущей кон­
струкции подвеской 8 посредством ци­
линдрических витых пружин 4. Коле­
бания
предбункера
возбуждаются
непосредственно от вибробункера 5.
На рис. 31 представлено ВЗУ 1
с предбункером-накопителем, состо­
ящее из заслонки 2 с коленчатой
тягой, вибрирующего лотка 3, пред­
бункера 4, вибратора 5, н которому
подводится питание при помощи разъ­
ема 6.
При наличии ПО в бункере ВЗУ 1
заслонка 2 с коленчатой тягой отходит
от исходного положения под дей­
ствием напора ПО и вибратор 5 вы­
ключается, выдача ПО в ВЗУ прекра­
щается. Когда же ПО в чаше остается
меньше нормы, заслонка отходит
в исходное положение, включая тем
самым вибратор, и ПО поступают
в чашу.
_____
Рис. 30. ВЗУ с предбункером, связан­
ным упругими элементами с чашей
Недостатком
приведенных
предбункеров-накопителей
порционного
действия является их некомпактная
конструкция и неравномерность вы­
даваемых порций ПО, что приводит
к большому разбросу по скорости
вибротранспортирования и затрудне­
нию надежного ориентирования ПО.
Наиболее точную дозировку пор­
ций ПО можно осуществить при по­
мощи вращающегося предбункеранакопителя, разделенного на не­
сколько секторов, загруженных опре­
деленной порцией ПО. Такое устрой­
ство с автоматической дозировкой изоб­
ражено на рис. 32.
Большой плоский вращающийся
предбункер 7, разделенный на секции
радиальными стенками* загружается
определенными порциями ПО. Под
одной из секций расположено отводное
отверстие. Через это отверстие ПО
по желобу 3 попадают в загрузочное
устройство. Оно состоит из горизон­
тально расположенного барабана 5,
внутри которого имеются захватные
планки 6. Захваченные планками ПО
падают на лоток 8 и под воздействием
вибраций перемещаются. Вибрация
лотка создается с помощью кулачков
на бункере, которые действуют на
встряхивающий рычаг 7. Эти же ку­
лачки толкают рычаг 9У который,
находясь в зацеплении с зубьями
храпового колеса 2 на предбункере,
медленно вращает его. Приводом бара­
бана 5 служит червячный редуктор 4.
Чтобы регулировать подачу ПО из
бункера в барабан, имеется еще спе­
циальное устройство, которое за­
ставляет вращаться предбункер только
тогда, когда эапас ПО в барабане
Рис. 31. Конструктивная схема ВЗУ
с управляемым предбункером-накопителем
исчерпан. При помощи конструкции
предбункер а можно загружать опре­
деленные порции ПО. Однако устрой­
ство имеет следующий недостаток: на­
личие жесткой кинематической связи
между ведущим звеном и предбункером, что может привести к заклинива­
нию ПО, а также необходимость в при­
сутствии
специального
механизма
для вращения предбункер а.
На рис. 33 показаны компоновочные
схемы предбункеров-накопителей ро­
торного типа:
а — вращающийся
предбункернакопитель, свободно установленный
на тарели, связанной непосредственно
Рис. 32. ВЗУ с предбункером-накопителем, обеспечи­
вающим автоматическую дозировку
'Г7777////У77/7/
/ ///7/У/777/77/,
г)
е)
Рис. 33. Компоновочные схемы йредбункеров-
с основанием через конструктивные
элементы, закрепленные на внутрен­
нем дне. Тар ель имеет вырез по форме
одного или двух секторов предбункеранакопители;
б — вращающийся
предбункернакопитель, свободно установленный
на тар ели, закрепленной на основании
ВЗУ с внешней стороны;
в — предбункер-накопитель,
за­
крепленный жестко на основании
через внутреннее дно, с вращающимся
плоским дисковым распределителем,
свободно лежащим на тарели. Тарель
имеет вырез в форме круга;
г — предбункер-накопитель,
за­
крепленный на основании с внешней
стороны чаши, с вращающимся пло­
ским дисковым распределителем;
д — неподвижный
предбункернакопитель с вращающимся плоским
дисковым распределителем, свободно
лежащим на тарели, соединенной через
внутреннее дно с основанием;
е — неподвижный предбункер-нако­
питель с вращающимся плоским диско­
вым
распределителем.
Крепление
тарели к основанию осуществляется
с внешней стороны чаши;
ж — вращающийся
предбункер-
д)
накопитель, свободно установленный
на тарели, которая крепится к основа­
нию через внутреннее дно чаши при
помощи наклонных пружин;
з — вращающийся
предбункернакопитель, свободно установленный
на тарели, которая крепится к основа­
нию с внешней стороны чаши при
помощи наклонных пружин;
и — предбункер-накопитель,
же­
стко закрепленный на тарели, с вра­
щающимся на ней плоским дисковым
распределителем. Тарель крепится
к основанию через внутреннее дно
при помощи наклонных пружин. Ди­
сковый плоский распределитель снаб­
жен вырезом по форме одного или двух
диаметрально противоположных сек­
торов;
к — предбункер-накопитель,
же­
стко закрепленный на тарели, уста­
новленной при помощи наклонных
пружин на основании внешней стороны
чаши. Плоский дисковый распредели­
тель свободно установлен на тарели;
л — неподвижный
предбункернакопитель с вращающимся плоским
дисковым распределителем, свободно
установленным на тарели, которая
через внутреннее дно чаши крепится
>)
*)
л)
*)
накопителей роторного типа для ВЗУ
С основанием посредством наклонных
пружин;
м — неподвижный
предбункернакопитель с вращающимся плоским
дисковым распределителем, свободно
установленным на тар ели. Тар ель за­
креплена на основании с внешней
стороны чаши при помощи наклонных
пружин.
Критериями для оценки той или
иной компоновочной схемы могут слу­
жить качественные или количествен­
ные признаки, такие, как область
применения, диапазон использования,
время непрерывной работы без по­
полнения, изменение производитель­
ности во времени, условия обслужива­
ния и т. д.
Рассмотренные компоновочные схе­
мы предбункеров-накопителей ротор­
ного типа по некоторым общим каче­
ственным признакам можно разделить
на отдельные группы. По виду самого
предбункера-накопителя можно выде­
лить две группы:
вращающийся
предбункер-накопитель относительно тар ели, на которой
свободно поставлен;
неподвижный
предбункер-накопитель с вращающимся плоским диско­
вым распределителем.
Вращающийся предбункер-накопитель целесообразно применять для
тяжелых ПО, изготовленных и^ ме­
талла, а подвижный предбункер-накопитель с вращающимся плоским рас­
пределителем — для легких ПО (из
пластмассы, дерева, кожи и т. д.).
ВЗУ с предбункером-накопителем
роторного типа имеют двухмассную
или трехмассную динамические си­
стемы.
Двухмассную
динамическую
си­
стему предбункера-накопителя ротор­
ного типа используют в тех случаях,
когда не предъявляются особо жесткие
требования к виброизоляции. Кон­
струкцию
предбункер а-накопителя,
представляющую собой трехмассную
динамическую систему, можно при­
менять в случае повышенных требова­
ний к виброизоляции.
Крепление тарели к основанию ВЗУ
применяют внутреннее или внешнее.
Внутреннее крепление тарели ис­
пользуют в ВЗУ с предбункер аминакопителями в тех случаях, когда
не предъявляются жесткие требования
к герметизации бункера (чаши). Д ля
гальванических
операций,
таких,
как
фосфатирование,
промывка
и т. д., используют внешнее крепление
тарели к основанию вибрационного
загрузочного устройства.
Предбункер а-накопители
крепят
к основанию вибрационного загрузоч­
ного устройства или независимо.
Крепление предбункера-накопителя
к основанию ВЗУ позволяет получить
более компактную конструкцию по
сравнению с независимым креплением
предбункера-накопителя. Однако кон­
струкцию
предбункера-накопителя
с независимым креплением целесооб­
разно использовать для загрузки
сыпучих материалов и мелких ПО,
не имеющих склонности к сводообравованию.
б. ЛОТКОВЫЕ ВЗУ
Часто ВЗУ компонуются с вибра­
ционными лотками,
предназначен­
ными для сохранения ориентирован­
ного положения ПО при их доставке
к месту загрузки или для обеспечения
окончательной ориентации ГТО. В не­
которых
случаях
вибрационные
лотки выполняют функции автома­
тических загрузочных устройств (лот­
ковых ВЗУ) для ПО длиной до 0,3 м
и массой до 2 кг (см. рис. 34).
Широкое
применение
лотковых
ВЗУ ограничено присущим им недо7 2
3
4
статком — нестабильностью процесса
виброперемещения по его длине вслед­
ствие наличия явлений галопиро­
вания.
Высокоскоростное лотковое ВЗУ
с независимым раздельным возбужде­
нием колебаний и искусственным
управлением явлением галопирования
(рис. 34), в котором могут реализо­
ваться
равномерное,
ускоренное,
замедленное движение ПО по лотку,
движение ПО, ускоренное от середины
лотка к его концам, или замедленное
движение от концов лотка к его сере­
дине. Конструкция лоткового ВЗУ
с раздельным электромагнитным при­
водом (см. рис. 34) содержит желоб 10,
укрепленный на жесткой раме 11,
к которой крепятся якорь 14 электро­
магнитов для возбуждения продольных
колебаний и якоря 1, 8 электромагни­
тов 2, 9 для возбуждения нормальных
к
транспортирующей
поверхности
колебаний. Желоб /, жесткая рама 2
и укрепленные на ней якоря 14, 1 и 8
электромагнитов 15, 2 и 9 образуют
активную (рабочую) массу виброма­
шины. Активная масса связана с осно­
ванием 13 посредством четырех гори­
зонтальных, перпендикулярных к про­
дольной оси вибролотков, стержневых
пружин 3, 4, 5, 6 круглого сечения,
середины которых защемлены в же­
сткой раме 11, а концы свободно лежат
5
6
7
Рис. 34. Лотковое ВЗУ с трехкомпонентным электромагнитным приводом
на стойках 16. Основание 18 с укреп­
ленными на нем электромагнитами 2, 9
и 15 и стойками 16 образуют реактив­
ную массу вибромашины, установлен­
ную на амортизационные пружины 12.
Стойки 16 можно перемещать в на­
правлении, перпендикулярном про­
дольной оси вибролотка, и фиксиро­
вать в новом положении на основании
13 с помощью крепежных болтов.
Таким образом, меняется рабочая дли­
на стержневых пружин 3, 4, 5 и 6
и, следовательно, их жесткость. Верх­
ние пружины 8 и 6 опираются на
сухарики 7, которые при наладке
могут
перемещаться
относительно
стоек 16, создавая, таким образом,
возможность регулирования в доста­
точных пределах жесткость каждой
из четырех стержневых пружин не­
зависимо друг от друга. Пружины 3
и 4, а также пружины 5 и 6 поджаты
в вертикальной плоскости, а пары
пружин 3 и 4, 5 и 6 поджаты в гори­
зонтальной плоскости так, что при
работе вибролотка зазоры в точках
контакта концов пружин 3, 4, 5 и 6
с опорными стойками 16 не раскры­
ваются.
Электромагниты 15, возбуждающие
продольные
колебания
активной
массы, питаются пульсирующим током
по двухтактной схеме (в противофазе).
Электромагниты 2 и 9 могут питаться:
а) синфазно по отношению друг к дру­
гу, но со сдвигом фазы по отношению
к продольным колебаниям; б) в про­
тивофазе по отношению друг к другу;
в) независимо друг от друга, каждый
со своим сдвигом фазы по отношению
к продольным колебаниям.
Поскольку
изгибная
жесткость
упругого стержня круглого сечения
в плоскости, перпендикулярной к его
продольной оси, одинакова во всех
направлениях, то точки тела, под­
вешенного на таких упругих элемен­
тах, могут колебаться по любым траек­
ториям в вышеуказанной плоскости,
в том числе и по эллиптическим,
получаемым от сложения двух взаимно
перпендикулярных гармонических ко­
лебаний. Применение такой упругой
подвески рабочего органа позволяет
значительно упростить конструкцию
вибромашины по сравнению с изве­
стными, обеспечивает простую на­
стройку вибромашины на нужную
собственную частоту за счет изменения
рабочей длины упругого стержня, по­
вышает надежность упругих эле­
ментов, так как концы стержней сво­
бодно лежат на опорах (не защемлены).
Д ля решения ряда технологических
эадач при разрознении потока ПО
может быть применена упрощенная
конструкция вибролотка с раздельным
возбуждением продольных и попереч­
ных колебаний.
На рис. 35 представлен вибролоток
с раздельным возбуждением горизон­
тальных, одинаковых по всей длине
лотка, и вертикальных колебаний од­
ного конца лотка при ограничении
возможности колебаний в вертикаль­
ном направлении другого конца лотка.
Рабочему органу 1 вибрационного лот­
ка сообщаются колебательные дви­
жения в двух взаимно перпендикуляр­
ных направлениях от двух независи­
мых вибраторов в виде электромагни­
тов 2 с якорями 8 для возбуждения
продольных колебаний и электромаг­
нита 4 с якорем 5 для возбуждения
нормальных к транспортирующей пло­
скости колебаний переднего конца ра­
бочего органа. Рабочий орган посред­
ством упругой системы соединен с осно­
ванием (реактивной массой) 5, на
котором жестко установлены электро­
магниты 2 и 4.
Упругая система выполнена в виде
двух установленных на переднем конце
рабочего органа 1 стержневых пру­
жин 7 круглого сечения, расположен­
ных в вертикальной плоскости, пер­
пендикулярной к продольной оси лот­
ка, и одной рессоры 8 прямоугольного
сечения, установленной на заднем кон­
це рабочего органа / и расположенной
в плоскости, параллельной плоско­
сти пружин 7 круглого сечения.
Пружины 7 опираются на подвиж­
ные в поперечном направлении стойки
0, а рессора 8 опирается на стойки 10,
конструкция
которых
позволяет
осуществить предварительное натя­
жение пружины 7 и рессор 8 в про­
дольном направлении. Стойки 10 могут
перемещаться также в поперечном на­
правлении. Перемещение стоек 9 и 10
в поперечном направлении необходимо
для плавной регулировки жесткости
пружин. Предварительное поджатие
+
л
щ
+
см
+ +
=п
Г- I
1 Ч
|1
чУ
ф
- Г
—1
1+ +
-1
+
Г"
Рис. 35. Лотковое ВЗУ с трек компонентным приводом с переменной по длине
лотка амплитудой вертикальных колебаний
пружин выбирают таким, чтобы при
работе лотка не раскрывались зазоры,
тан кан концы пружин свободно лежат
на опорах.
Такая упругая система позволяет
получить
постоянную
амплитуду
колебаний по всей длине лотка в гори­
зонтальном направлении и изменя­
ющуюся от минимума на эаднем конце
лотка до максимума на переднем конце
лотка амплитуду вертикальных ко­
лебаний. Подобное соотношение ам­
плитуд горизонтальных и вертикаль­
ных колебаний позволяет получить
увеличивающуюся скорость транс­
портирования деталей с разрознен­
ностью потока, что крайне необходимо
для случая ориентации ПО на лотке,
счета ПО, осмотра и ряда другим
технологических операций.
Возможны скемы компоновки лотко­
вого ВЗУ с бункером (рис. 36). Со­
гласно сиеме, представленной на
рис. 36, а, эапас ПО содержится в бун­
кере, жестко связанном с транспорти­
рующим
органом
вибромашины.
Очевидно, что такая схема компоновки
может быть применена лишь в тех
случаях, когда масса загружаемых
в бункер ПО в процессе работы устрой­
ства изменяется в очень незначитель­
ных пределах, тан как в противном
случае параметры колебаний транс­
портирующего органа будут изменять­
ся в широких пределах. Это может
привести н полной потере производи­
тельности.
На
конструктивных
схема»
(рис. 36, б, в) запас ПО содержится
в бункере, жестко связанном с реан-
Рис, 36. Конструктивные схемы лотковых бункерных ВЗУ
тивной частью вибромашины. Масса
находящихся в бункере ПО (рис. 36, б)
под действием колебаний реактивной
части
вибромашины
перемещается
к выходу из бункера, пересыпается
на вибротранспортирующую дорожку
рабочего органа. Выходное сечение
бункера должно быть таким, чтобы
обеспечить потребную производитель­
ность устройства. Угол наклона дна
бункера к горизонту с целью обеспе­
чения нужной производительности
устройства может быть изменен. На
рис. 36, в показана схема, когда дном
бункера является транспортирующая
дорожка вибролотка. Обе эти схемы
позволяют иметь больший запас ПО
в бункере, чем в первом случае, так
как масса реактивной части вибро­
машины в 5—10 раз больше массы
рабочего органа. Если принять одина­
ковым
относительное
допустимое
изменение массы ПО в бункере, то
во втором случае абсолютное допусти­
мое изменение массы ПО будет 66льшим.
Схемы компоновки, представленные
на рис. 36, г, д, отличаются от выше­
описанных тем, что бункер связан
с реактивной частью машины упругими
элементами. Колебания бункеру пе­
редаются от реактивной массы вибро­
машины через упругие элементы, но
возможна и установка дополнительного
электромагнитного привода для бун­
кера.
На рис. 36, е представлена схема
компоновки двух двухмассных вибро­
машин. Такая схема успешно исполь­
зуется для автоматизации загрузки
очень тяжелых ПО (до 50 кг).
Возможны различные схемы компо­
новки лоткового ВЗУ, выполняющего
функции ориентации ПО и транспор­
тирования к месту обработки, с раз­
личного рода механическими Б ЗУ —
бункерами-дозаторами и элеваторами,
с секторным бункером (рис. 36, ж),
шиберным бункером (рис. 36, з), барабанно-лопастным бункером (рис. 36, и)
и др.
в. ПРИНЦИП
ВИБРОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ
ПРЕДМЕТОВ ОБРАБОТКИ
В большинстве конструкций ВЗУ
бункер колеблется одновременно в вер­
тикальной и горизонтальной плоско­
стях с фазовым углом между колеба­
ниями 8 = 0 (рис. 37). В зависи­
мости от соотношения амплитуд вер­
тикальных А и горизонтальных В
колебаний изменяется угол р направ­
ленных колебаний, угол вибрации.
Силы инерции материальной частицы
—
У2 в интервалах прямого 1г и об­
ратного / 2 перемещений вибродорожки,
т. е.
Дифференциальные уравнения отно­
сительно
движения
материальной
частицы в осях хоуу жестко связанных
с вибрирующей плоскостью, имеют
вид (ось х направлена вдоль, а ось
оу — поперек плоскости)
т% = тВы2 81п со/ +
ту
тАса2 51П со/ — т§ + N.
Рис. 37. Схемы синфазного возбуждения гармонических колебаний:
а — при 0 < *! < я/оз б « при 0 < ** < я/©
где т — масса ПО; А и В — ампли­
туды колебаний соответственно в вер­
тикальном и горизонтальном на­
правлениях; со — круговая частота
колебаний плоскости; § — ускорение
свободного падения; N — нормальная
реакция; Р т р — сила сопротивления
движению частицы.
При движении частицы по вибриру­
ющей поверхности (у = 0)
— [хЫ при
цЫ
при
к > 0;
*<0,
где [I — коэффициент трения сколь­
жения, а нормальная реакция при
движении поверхности вверх
N = т§ + тАю2 з т
и при движении поверхности вниз
N = т§ — тАсо2 з т ю*.
Тем самым процесс вибротранспортирования осуществляется благодаря
наличию фрикционной анизотропии
при прямом и обратном скольжении
ПО в двух возможных режимах: безЛоа2
..
отрывном, когда------- < 1, N > 0,
и отрывном, когда —- — > 1, N < 0.
Безотрывный режим предпочтите­
лен с целью обеспечения благоприят­
ных условий для ориентирования и
переориентирования
ПО,
режим
с отрывом от вибрирующей поверх­
ности
способствует
расположению
ПО в каком-то одном доминирующем
положении и тем самым подготавли­
вает их для захвата вибрирующим
лотком.
Фрикционная анизотропия может
быть интенсифицирована при |и_ Ф
Ф |и+, т. е. когда вибрирующая по­
верхность имеет коэффициент трения,
неодинаковый при движении ПО в пря­
мом и обратном направлениях.
Угол наклона траектории колеба­
ний Р относительно плоскости лотка
(угол вибрации) определяется соотно­
шением амплитуд колебания А и В.
На рис. 37 угол наклона вибриру­
ющей поверхности лотка равен нулю,
практически же его значение находится
в пределах 0—5°, фазовый угол 8
между колебаниями по оси у и по оси х
равен нулю; сила дополнительного
воздействия (} равна нулю; коэффи­
циенты трения в прямом и обратном
направлениях (по соотношению на­
правления
вибротранспортирования)
—|и_ = ц+ (вариант 1, табл. 3). В ВЗУ
с конической чашей амплитуда колеба­
ний в горизонтальном направлении
может быть переменной. Если лотон
имеет наклон в плоскости его попереч­
ного сечения, то коэффициент режима
К будет переменным. Таким образом,
создаются условия виброперемещения
с коэффициентом режима К >
1
в зоне подготовки ПО к захвату и
с К < 1 в зоне ориентирования и пере­
ориентирования (вариант 2, табл. 3).
Возможен случай, когда амплитуда
колебаний лотка в горизонтальном
направлении В постоянна, в вер­
тикальном направлении А переменна
по мере перемещения ПО по длине
лотка, что характерно для лотковых
ВЗУ (вариант 3, табл. 3). Один из
путей повышения скорости вибро­
перемещения — колебание плоскости
3. Вариация параметров при вибротранспортировании ПО по лотку
с линейными колебаниями
Параметра
Вариант
1
2
3
А
в
й
К
сопз*
сопз1
г (У)
сопз!
В( х )
сопз*
= и+;
|х_ = р,+; |х_ Ф \ 1 +
= М-+;
Ф м-+
сопз1
уаг
уаг
Примечание.
Д ля всех вариантов 8 = 0
и 5 = 0.
4. Вариация параметров при вибротранспортировании ПО по лотку
с эллиптическими колебаниями
Параметры
Вариант
1
2
А
В
•
СОПЗ*
сопз!
сопз*
сопз*
сопз*
сопз*
Г( х)
Р( х)
0—2я
0—я
0—2я
0—я
0—2я
0— я
3
4
5
6
р (у)
СОПЗ*
сопз!
К
=
М-+
И '-^ И ' +
= М-+
сопз*
сопз*
уаг
уаг
сопз*
сопз*
П р и м е ч а н и е . Д ля всех вариантов (2 = 0.
не по прямолинейной траектории
(рис. 38), а по эллиптической.
В табл. 4 представлены 6 вариантов.
В общем случае эксплуатации ВЗУ
с раздельным возбуждением колебаний
(вариант 1) амплитуды колебаний А
и В по всей длине лотка постоянны
при постоянстве коэффициента режи­
ма /С, сила дополнительного воздей­
ствия 0 = 0, коэффициент трения
в прямом и обратном направлениях при
перемещении материальной частицы
одинаков ([х_ = (л+), фазовый угол в
между колебаниями в вертикальном
и горизонтальном направлениях может
изменяться от 0 до 2я.
Если коэффициенты трения в прямом
и обратном направлениях при пере­
мещении материальной частицы не­
одинаковы (|Л_ Ф ц+), то в варианте 2
реверсирование
вибротранспортиро­
вания нецелесообразно и поэтому фазо­
вый угол в может изменяться только
в пределах от 0 до я .
В варианте 3 амплитуда колебаний А
в вертикальном направлении по длине
лотка и коэффициент режима К пере­
менны, а реверсирование вибротранс­
портирования достигается изменением
в от 0 до 2я .
Четвертый
вариант
аналогичен
предыдущему только при отсутствии
возможности
реверсирования,
так
как |и_ Ф [х+ и фазовый угол в изме­
няется от 0 до я .
В варианте 5 амплитуда колебаний В
в горизонтальном направлении пере­
менна по длине лотка. Коэффициент
Рис. 38. Схема возбуждения эллиптических колебаний
Рис. 39. Расчетная сжема вибротранспортирования
режима К может быть постоянным при
угле наклона лотка в поперечном
сечении, равном нулю, и переменным,
если угол отличается от нуля, что
характерно для ВЗУ с раздельным
приводом и чашей конической формы.
Вариант 6 отличается от предыдущего
тем, что коэффициент трения
Ф ц+.
Реверсирование
вибротранспортиро­
вания нецелесообразно, и поэтому 8 =
== 0 + я».
Горизонтальная
несущая
пло­
скость (рис. 39) совершает движения
по закону
получим нелинейное дифференциаль­
ное уравнение движения ПО
л ____ 0 8 1 п ( а ± р ) ,
СОБр
М ± а>* 8>п (о / + и±)
соз р
’
;
где р = агс1б0,7р> — угол трения
скольжения;
М ± = I? В2 соз3 (а
р) ±
*"**
*
± 2 В А соз 8ф б1п (а =р р) X
*
"
X соз (а =р р) + А 2 зш2 (а
р);
х0 = В з т (ю/ + Вф), у0 = А з1п ©/,
На плоскости находится тело, кото­
рое будем считать материальной точ­
кой. Д ля изучения его движения отно­
сительно
вибрирующей
плоскости
к силам тяжести РТУ трения ^ т р и нор­
мальной реакции N необходимо при­
соединить
силы
инерции
^ин 1
и
Рцш.2*
численные
значения
которых выразятся так:
Р ^я1=
= тпхо — —та)2В з т (со/—Еф) и Ршт =
= ту о — —тсо2 $ т со/.
Уравнение относительного движе­
ния в координатах хоу запишется:
т% = т х о соз а + т у о з т а —
— /Ч р — / м ^ т а ;
ту — —т х 0 зш а + т у0 +
В зш вф соз (а
р)
Л соз 8ф сов (а
р) + *
+ А з!п (а 4= р)
Нелинейность уравнения (2) обуслов­
лена тем, что сила трения ^ тр дей­
ствует на различных этапах движения
ПО в разных направлениях. Поэтому
в формулах при наличии двойных
знаков верхние соответствуют сколь­
жению частицы вперед в направлении
оси ох (й > 0), а нижние — скольже­
нию назад (х < 0).
ПО после попадания на плоскость
может находиться в покое, т. е. х = 0.
При этом рс = агс*& р. и ©/ = со/0
может быть получено кан
+ N — т§ соз а .
(®<0+Х1±) = 1 ! Е ^ Р 2 ) = г 1± ,
При движении частицы по плоскости
при у — О
РТр = —0,7р.# при к > 0;
р=
=
при * = 0 и Т7™ = 0 , 7 ^
при * < 0. Коэффициент 0,7 учиты­
вает уменьшение коэффициента тре­
ния при движении.
В машиностроении наиболее целе­
сообразным режимом является без­
отрывный режим, т. к. ПО при этом
не теряют ориентации в пространстве,
а шум и деформации ПО минимальны
из-за отсутствия взаимных соударений.
Тогда при у = 0 и у = 0
N = тоРВ зш (со/ + вф) з1п а —
— та)2А з т со/ соз а + т§ соз а .
Подставляя N в уравнение для РТ^ 9
а затем в (1), после преобразований
(3)
где
М1± = У в а сое* (а Т Рс) +
*
+ 2 В Лсо88фзт(а±рс) X
X СОБ (а =р рс) + А 2 зш (а
рс);
В з т 8ф соб (а Я= Рс)
®1± ““ ^ ^ 8 з соб 8ф соб (а =р рс) + *
-{- А б1п (оь Рс)
Из формулы (3) видно, что если
в момент времени со/ = ©/0 + А©/
величина з т (©/ + %1±) станет больше
г%+ или меньше е*_, то начнется соот­
ветственно движение вперед или назад.
Рис. 40. Структурная схема алгоритма расчета процесса вибротранспортирования
Значение г1± характеризует возмож­
ность того или иного движения ПО
по плоскости. Так, если г±+ >= 1, то
движение вперед произойти не может,
а если
< — 1, то не может суще­
ствовать движение назад. Естественно,
что если гх+ > 1 и
^ — 1, то относи­
тельное движение ПО по плоскости
вообще невозможно.
Далее движение будет происходить
в соответствии с уравнением (2), при
этом скорость ПО на участке движения
будет определяться из зависимостей,
полученных интегрированием урав­
нения (1) при начальных условиях
к (со/0) = 0 и х (©/0) = 0 при движении
вперед или к (со^) = 0 и х (©^) = 0
при движении назад.
Если движение началось вперед, то
. , .ч
7
& з т (а 4- р) . .
шсозр
.ч
'
X (© /0) = — 5 1 — -п -(©/ — ©/о) —
------(соз (©* + 9С+) —
созр у
Л'
— соз (©/о + %+)) .
Если бы движение началось назад, то
Л ((0<о) =
'
0/
&5*п (« + Р) ((Ц; _ о<о) —
© соз р
----- (соз (©/ + 9С-) —
созр
— соз (©^о + 9С-))*
Момент остановки ПО можно полу­
чить, приравняв выражение нулю.
После математических преобразова­
ний полученное выражение приобре­
тает вид для случая движения вперед
соз (©/0 + ®^1 + 9С+) =
= соз (©/0 + 5С+) — 2+0*1,
а для движения назад
соз (©/о + ©*1 + 9С-) =
= соз (©/о + Х-) —
где
г + = Л & з - 81п(а + р):
г- = т а - 81п(а~ р)Зависимости, определяющие моменты
остановок после движения вперед или
иазад, по своему типу принадлежат
к уравнениям Кеплера и наиболее
просто решаются на ЭВМ путем после­
довательного
наращивания
вели­
чины ©/. Последующий анализ про­
цесса вибротранспортирования
со­
стоит в оценке возможного движения
после остановки путем сопоставления
величины $1п (©/0 4- ©^ + ©/2 +
4- ©/3 + ©/4) с величиной г1±. Здесь
и далее ©/0, ©^, ©/2, ©/8, ©/4 — соот­
ветственно длительности начального
интервала и интервалов движения ПО
вперед, первой остановки, назад и вто­
рой остановки.
Рассмотрим
структурную
схему
алгоритма расчета процесса вибро­
транспортирования при гармониче­
ском возбуждении колебаний в двух
направлениях (рис. 40).
В операторе 1 представлены исход­
ные данные расчета. Так как в общем
случае вводимые исходные данные мо­
гут приводить к нежелательным ре­
жимам или к отсутствию движения,
предусмотрен вывод об этом соответ­
ствующих сообщений (операторы 2,
5, 14у 16, 32, 37у 85), содержание кото­
рых ясно из структурной схемы.
В операторах 7— 9 проверяется от­
сутствие отрывного режима.
Введенные данные готовятся в опе­
раторах 3, 4у 6у 11 ... 13у 17 ... 20
к использованию для расчетов.
Если по данному алгоритму со­
ставлять программу для ЭВМ, то могут
возникнуть сложности с определением
значения %± и%1± . Поэтому числители
выражений для их определения целесо­
образно обозначить соответственно
А%у А 9у А 2 и Л4, знаменатели В*, В9у
В 2 и Б4, и частное от деления А на В
соответственно С%, С8, С2 и С4. По
модулям этих величин определяются
значения
Р3у Р2 и
как агс*&
соответственно С*, С8, С2 и С4. Д ля
определения величины % по значениям
А у В и Р можно воспользоваться соот­
ветствующей
структурной
схемой
(рис. 41).
Н а основе подготовленных данных
в операторах 21 ... 23, 29 ... 31, 33у
65, 66 (см. рис. 40) проводится анализ
последующего состояния ПО, так как
в общем случае движение по колеблю­
щейся плоскости может происходить
в четырех режимах, образующихся
путем различного сочетания движений
вперед и назад и остановок между
ними. Приняты следующие обозначе­
ния интервалов движения или оста­
новки: © ^ — движение вперед; © /2 —
остановка между движениями вперед
и назад; ©*8 — движение назад;
©*4 — остановка между движениями
назад и вперед.
Д ля
определения
длительности
движения вперед используются опера­
торы 24 ... 26, 38, 39; движения на­
зад — операторы 55 ... 58, 67у 68;
остановки между ®/| и © /8 — опера­
торы — 72 ... 77, а остановки между
©?8 и ©^ следующего цикла — опера­
торы 43 ... 48.
Д ля фиксации того или иного интер­
вала предусмотрены счетчики: опера­
торы 27 (©У, 50 (©*8), 78 (©/2), 49 (©^4).
После завершения движения необ­
ходимо
анализировать
исходные
данные, чтобы определить дальнейшее
поведение точки, для чего исполь­
зуются следующие операторы: перед
началом движения вперед — 34 и 36;
после ©^ — 28, 40 ... 42; после ©^ —
60 ... 64; перед началом следующего
©^ — 69 ... 71. Суммарная длитель­
ность цикла определяется операторами
50 и 51, а операторами 52 и 53 органи­
зуется счет и контроль заданного
числа
последовательных
циклов.
В операторах 79 ... 84 анализируется
тип режима, а операторами 86 ... 90
и 98 он сообщается.
В операторе 99 определяются вели­
чина положительного перемещения
за цикл вФ, отрицательного и средняя
скорость вибротранспортирования сор,
м/мин:
X ((©*о + ®*х)2 — ®*%) ,
2©а соз р
8 81П (а + р) ©/0Ю*1
©а созр
С08 р
М+ С08 (ф^о + 96+) ®*1 .
соз р
’
8 81п(а ~~~р) * ____ ►
— —
2© 2 соз р
Х((б>^р -{- ©/х+©М-в>*з)а —
2© 2 соз р
— (©;0 + ©*! + ©;2)8)
2 ©а созр
8 з1п (а — р) (©*о + ©*! + ш*2) ®*8
©а С08 р
С08 (©/о 4 “ ®^1 “Ь ®*2+ 0й-) ®^8
+
С08 р
М^(81п
1|
I
I ®—
С08 р
иср •
д 81п (а + р) X
(з1п (©/0 + ©*1 + 36+)
— 81п (©*0 + %+))
Рис. 41. Структурная схема
вычисления величины %
0,03© (8ф + з,)
Операторы 91 ... 102 необходимы
для определения длительности ©*|
и ©/§ во втором режиме, для чего
в операторах 92 и 95 соответственно
используются выражения
©*0 =
а — агезШ
2+©^
2 й п ^
+
«Р<х +
2
.
В = —
+
— е_ (2я — ©/*) +
соз (©/0 + 0С+) — соз (©*о + Х-) +
+ соз (©/<, + ©*1 + Х-) — соз (©/0 +
+
+ х+).
Программа, составленная по при­
веденной структурной схеме, поз­
воляет как анализировать вибро­
транспортирование при заданных пара­
метрах колебаний, так и подбирать
необходимые параметры для дости­
жения необходимой скорости вибро­
транспортирования.
Такая постановка вопроса осо­
бенно актуальна в практике. Действи­
тельно, из шести параметров (В, Л,
Вф, а , (л, ©), влияющих на скорость
вибротранспортирования, два (а и (л)
носят
конструктивный
характер.
Угол наклона дорожки в виброустрой­
стве обусловлен габаритами чаши и
предметов обработки, числом заходов
чаши и т. д. Кроме того, параметр
этот
назначается
конструктором
исходя из условий изготовления. П рак­
тически при разработке привода вибро­
устройства а является неизменной
величиной. Коэффициент трения р.
зависит от пары предмет обработки —
дорожка чаши и также является за­
фиксированной величиной.
В ныне существующих вибропри­
водах
фиксированной
величиной
является и /. Поэтому для получения
заданной средней скорости вибротранс­
портирования яср необходимо подо­
брать
соответствующие
значения
параметров 5 , Л и 8ф.
Исходными данными для проектиро­
вания являются величины а , |х, ©
и уср. т — требуемая скорость вибро­
транспортирования, м/мин.
При вводе исходных данных необ­
ходимо ограничить области определен­
ных параметров. Поэтому задаются
величины Впр — предельная макси­
мальная амплитуда горизонтальных
колебаний и Л т щ — минимально до­
пустимая амплитуда вертикальных
колебаний. При поиске требуемых па­
раметров текущие величины Б и Л
меняются с некоторыми шагами АВ
и АЛ, которые также должны быть
введены в исходных данных. Измене­
ние угла сдвига по фазе вф произво­
дится в пределах от 0 до 360°, но шар
приращения АЕ также задается в ис­
ходных данных.
Конструктор может при проектиро­
вании
вибрационного
устройства
искать либо один какой-либо подходя­
щий вариант, либо получить несколь­
ко, чтобы из них выбрать наиболее,
на его взгляд, рациональный. Поэтому
в исходную величину введена пере­
менная Ьъ — желательное число ва­
риантов.
Структурная схема алгоритма син­
теза требуемых параметров транспор­
тирования представлена на рис. 42.
В операторе 1 вводятся все пере­
численные выше значения переменных.
Операторами 2 обнуляются счетчики
числа вариантов /,&, Ь м и
и про­
межуточного значения угла сдвига по
фазе Б*, определяется максимально
возможное при данной круговой ча­
стоте значение амплитуды вертикаль­
ных колебаний (мм) Л.
С позиций эксплуатации вибрацион­
ного устройства желательно работать
на наибольших значениях Л. Это
объясняется тем, что при частоте 50 Гц
величина Л близка к 0,1 мм. Ста­
бильно в технических конструкциях
получать такую величину не просто.
Если же перейти к меньшим величи­
нам, то эта задача еще более услож­
няется. Поэтому синтез параметров
начинается с максимального Л, а за­
тем оно шагами уменьшается на вели­
чину АЛ до Л щ т, которое должно
задаваться именно исходя из техни­
ческих возможностей.
Величина В в программе, наоборот,
изменяется от минимального значения
к максимальному, т. к. именно гори­
зонтальные колебания, в первую оче­
редь, определяют максимально до­
пустимую скорость. С другой стороны,
получение больших значений В свя­
зано со значительными энергетиче­
скими затратами привода. Минимиза­
ция последних является наиболее важ­
ным вопросом. Поэтому за минималь­
ное значение В принимается величина
АВ у а затем В наращивается на вели­
чину АВ до Впр.
В структурной схеме алгоритма опе­
раторы 7 ... И и 33 ... 36 предназна­
чены для анализа результатов, полу­
ченных после обращения к подпро.
Рис. 42. Структурная
схема алгоритма синтеза параметров вибротранспортирования
К "/с
Рис. 43. Зависимости скорости вибро­
перемещения от фазового угла
грамме определения оСр (операторщ
6 и 32).
Д ля наращивания значений В, А
и 8ф и сопоставления их с предель­
ными значениями используются опе­
раторы 12, 19, 21 ... 25, 30, 3 /. Полу­
ченные на первом и втором шагах
вычислений значения а ср и Vс опера­
торами 13, 14 и 37 сравниваются
с уСр. т- Если полученное значение
скорости больше (меньше) иср. т , то
счетчиками 44 (43) такие варианты
фиксируются, а их значения (соответ­
ственно
и Ьъ2) выводятся на печать
оператором 45. Оператором 20 сравни­
вается число удовлетворяющих ва­
риантов ^ с заданным количеством Ь.
Если не будет найден ни один под­
ходящий вариант операторами 26 ...
28, будет дано соответствующее сооб­
щение. Если полученное значение сред­
ней скорости соответствует требуемому,
то в операторах 15, 16, 17, 38 ... 42
фиксируется этот факт и выводится
соответствующее значение на пе­
чать.
Программы расчета средней ско­
рости вибротранспортирования и син­
теза параметров ВЗУ, составленные
по приведенным структурным схемам,
дают результаты, близкие к экспери­
ментальным.
На рис. 43 приведены теоретические
зависимости скорости вибропереме­
щения при вертикальной амплитуде
колебаний А = 0,07 мм, амплитуде
горизонтальных
колебаний
В =
= 0,5-г-2 мм, коэффициенте трения
|х = 0,15 и вынужденных колебания®
50 Гц при изменении фазового угла
от 0 до 180°, согласующиеся с резуль­
татами работ 17, 15, 24, 51]. Экстре­
мальное значение скорости, вибро­
перемещения достигается при фазо­
вом угле 90°.
На рис. 44 приведены зависимости
скорости виброперемещения от ам­
плитуд горизонтальных колебаний В
(амплитуда колебаний вертикальны®
сохранялась постоянной — А =
= 0,07 мм) для конкретных величин
фазовых углов колебаний 8, из кото­
рых следует, что характер изменения
скорости
виброперемещения
при
различных фазовых углах неоди­
наков.
При синфазном возбуждении коле­
баний в вертикальной и горизонталь­
ной плоскостях, т. е. при е = 0° или
е = 180°, скорость виброперемещения
интенсивно растет при Б от 1 до 2 мм.
Изменение фазового угла от 60 до 120°
приводит к незначительному колеба­
нию скорости виброперемещения.
V,
90°
о,г
120°
>
609
0,15
0*180°у
У/
г/ //
//1 5 ?
0,1
0,5
О
//
к.
/
0,5
7
^
/
/ /
'
3^
0°
У
1
1,5 В 10~*М
Рис. 44. Зависимости скорости вибро­
перемещения от величины амплитуды
горизонтальных колебаний
к, м /с
Рис. 45. Зависимость скорости виброперемещения от фазового
угла колебаний
При фазовом угле е, равном 30
и 150°, скорость виброперемещения
растет при увеличении горизонтальной
амплитуды колебаний до 1 мм, а свыше
1 мм скорость практически не изме­
няется.
Решение уравнений, описывающих
движение ПО по лотку, позволяет
получить
количественную
оценку
изменения скорости виброперемещения
при изменении фазового угла колеба­
ний в пределах от 0 до 360°. На рис. 45
дана типовая графическая зависимость
V (е°) для безотрывного режима (А =
= 0,07 мм, 5 = 1 мм, коэффициент
трения (Л = 0,15, частота вынужден­
ных колебаний / = 50 Гц).
Экстремальное значение скорости
виброперемещения при фазовом угле
от 90 до 270° различно, и эта разница
составляет 15 % . Разница более за­
метна с возрастанием частоты выну­
жденных колебаний, например при
частоте / = 100 Гц она составляет
200 % , что подтверждают графики на
рис. 46 и 47.
V, М /С
Ю 20 50 40 50 60 70 80
Г, Гц
Рис. 46. Зависимости скорости виброперемещения от фа­
зового угла и частоты вынужденных колебаний
8 П /р И . А. К л усов а
10
20 30
40 50
60
70 80
отрывного режима виброперемещения.
Частота
вынужденных
колебаний
изменялась от 10 до 100 Гц.
Из рис. 47 следует, что скорость
виброперемещения при синфазных и
раздельных (эллиптических) колеба­
ниях (при равных амплитудах колеба­
ний) отличается значительно, и тем
больше, чем выше частота вынужден­
ных колебаний.
Скорость виброперемещения может
быть повышена путем оптимизации
законов
возбуждения
колебаний,
когда
ф1 $2 и «/1 ф1 «/2*
В табл. 5 приведены следующие ва­
рианты асимметричного возбуждения
колебаний.
1. В синфазном приводе ВЗУ воз­
буждаются колебания в вертикальном
приводе с постоянными амплитудами А
и В. При этом е = 0, коэффициент
режима К — сопз!, дополнительное
силовое воздействие на ПО отсут­
ствует. Может быть два подварианта:
^ = ( А + И Ц . ^ \1+.
2. Амплитуда колебаний в верти­
кальном направлении А — 0. Вибро-
Г, Гц
Рис. 47. Зависимость скорости вибро­
перемещения от частоты вынужденных
колебаний (для фазовых углов 0, 90
и 270°)
Эти графики получены при ампли­
туде горизонтальных колебаний В —
= 1 мм, коэффициенте трения ц =
= 0,1; вертикальная амплитуда ко­
лебаний для каждого значения частоты
вынужденных колебаний назначалась
максимальной для обеспечения без­
5. Вариация параметров при вибротранспортировании ПО по лотку
при асимметричных колебаниях
Параметры
Вариант
А
в
в
1
СОПз!
сопз!
0
ц_ = р,+;
ф \1 +
сопз!
2
0
сопз*
0
И-- = Н>+;
*з*И +
0
3
сопз!
сопз*
5
1
О
0—л
<8
1
о
4
г (У)
сопз!
5
0
Р( х)
0
6
сопз!:
Р( х)
0—2я
к
и
0—л
Р - = И+
М'- ^ м,+
сопз!
Ц- = и +
М- Ф Ц+
уаг
и-- = м-+;
0—я
П р и м е ч а н и е . Для всех вариантов (2 = 0.
Ф м<+
м-- =
ф
0
сопз!
ц+
перемещение обеспечивается за счет
асимметрий вакона колебаний в гори­
зонтальном направлении с амплитудой
В . Д ля данного случая е = 0 и К = 0.
С целью значительного увеличения
скорости
вибротранспортирования
поверхность лотка может быть вы­
полнена с
Ф |Х+ .
3. Асимметричные колебания мо­
гут быть возбуждены раздельно в вер­
тикальном и горизонтальном направ­
лениях как для случая
= р*, тан
и для
ф [Л*.
4. Амплитуда колебаний в верти­
кальном направлении А и коэффициент
режима К переменны по длине лотка,
который может иметь два исполнения:
р, = и+ и
Ф
5. Колебания в вертикальном на­
правлении отсутствуют, А = 0, а ам­
плитуда крутильных колебаний чаши
ВЗУ переменна по длине лотка при
ее коническом исполнении. Закон ко­
лебаний
асимметричный.
Поверх­
ность лотка ВЗУ может быть испол­
нена в двух подвариантах:
и Р- ф [1+.
6. Асимметричные колебания в двух
взаимно перпендикулярных направ­
лениях
возбуждаются
независимо
друг от друга с фазовым углом между
ними 8, равным 0—2л при
= р+
или равным 0—л при
Ф р +. Отли­
чие этого варианта от третьего и пя­
того в том, что амплитуда колебаний
в горизонтальном направлении пере­
менна по длине лотка при конической
чаше ВЗУ.
Исследования по оптимизации без­
отрывного
вибротранспортирования
ПО показали, что оптимальные законы
колебаний являются непрерывными
периодическими
кусочно-линейными
функциями, которые можно реализо­
вать в основном виброударными при­
водами или кулачковым приводом, не­
приемлемыми для ВЗУ.
Важной
задачей
динамического
синтеза
вибрационных
устройств
является определение оптимальных
параметров реальных законов колеба­
ний, например можно возбудить ком­
бинированные колебания [21]: бигармонические крутильные и гармо­
нические вертикальные. В этом случае
крутильные амплитудные ускорения
бункера доходят до 30—34 м/с2, что
позволяет получить скорость вибро­
перемещения до 0,76 т/с. Такая ско­
рость для безотрывного виброперемещения ПО может быть получена
благодаря
раздельному
приводу
колебаний в вертикальной и горизон­
тальной плоскостям и асимметричному
закону
вынужденным
крутильным
колебаний. Однако такой привод мож­
но рекомендовать для малым типо­
размеров бункеров, тан как в против­
ном случае будут неприемлемы дина­
мические
нагрузки,
передаваемые
на обслуживаемое оборудование.
Повысить скорость виброперемеще­
ния можно действием дополнительным
сил 0 (пневмоструи, гидравлического
потока, магнитного поля и т. д.) [б, 7,
11, 18]. Этот способ (рис. 48) скоро­
стного
виброперемещения
может
быть совмещен с ориентацией ПО
под действием этих же дополнительных
сил или с рядом технологических
операций: сушкой, мойкой, охлажде­
нием и т. д. Вектор дополнительной
силы может быть направлен в сторону
движения под углом ер или в направле­
нии нормальной реакции N. Роль
дополнительной силы в первом и во
втором случаях различна. В первом
случае она уменьшает проскальзыва­
ние ПО назад и увеличивает проскаль­
зывание вперед (1г Ф / 2)- Во втором
случае дополнительная сила имеет
пульсирующий характер (пневмати-
Рис. 48. Схема раздельного возбужде­
ния колебаний с дополнительным си­
ловым воздействием на ПО
6. Вариация параметров при вибротранспортировании ПО по лотку
при раздельных гармонических колебаниях и дополнительном воздействии
Параметры
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
И
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
сопз*
сопз*
0
0
сопз1
сопз*
сопз*
сопз!;
Р(У)
р(у )
сопз{
сопз!
сопз!
сопз!
сопз*
сопз1
Р(У)
Р(ч)
соп${
сопз!;
сопз!
сопз!
сопз1
сопз!
СОП8*
сопз!
0
0
сопз1:
сопз!
сопз*
сопз{
Р(Х)
Р(х)
Р(х)
Р(х)
сопз!
сопз!
сопз!
сопз!
Р(х)
Р(х)
Р(У)
? (У)
сопз!
сопз!
сопя!
сопз!
0
Р(х)
Р(х)
Р (х)
0
р(х)
23
24
25
26
27
сопз1
сопз!
28
И-- = М-+
Р- = Р+
И--253
И- = И+
Iх- = И+
И'- Ф И'ЧЦ- Ф\1 +
И-- =
Ц- = 1А+
Р- = Р +
И'- = 1* +
Iх- Ф И+
И- Ф & +
И - = И+
=
Iх- =
И --=
1*- =
И+
М
-+
И+
И+
V - = И+
И'- Ф !* +
М-- Ф Р +
Ф Ц+
Ф М-+
И> - Ф Р +
Ф Ц+
= и+;
Ф Ц+
= ц+;
|А. Ф\*> +
сопз!
сопз!
0
0
сопз!
сопз!
сопз!
сопз!
уаг
уаг
сопз!
сопз!
сопз!
сопз!
сопз!
сопз!
уаг
уаг
сопз!
сопз!
сопз!
сопз!
уаг
уаг
сопз!
сопз!
сопз!
?№
сопз!
р({)
с.опз1
ра)
сопз!
Р({)
сопз!
Р (0
сопз1
Р(1)
сопз1
Р (0
сопз!
Р(()
соп$1
Р (0
сопз!
Р(0
сопз!
Р {0
сопз!
0
г а)
сопз!
Р (0
сопз1
0
Р (0
П р и м е ч а н и е . Для вариантов 1— 14, 27, 28 е = 0, для вариантов 15— 26
е «= 0~ я .
ческое присасывание или электромаг­
нитное притягивание ферромагнитны®
ПО), тем самым увеличивается фрик­
ционная анизотропность ПО при пря­
мом и обратном скольжении.
В табл. 6 представлено двадцать
восемь вариантов множества сочетаний
параметров колебаний Л, В, е и К
для случаев, когда
= ц+ и
Ф |л+,
а характер воздействия дополнитель­
ной силы 0 различен. Дополнительная
сила 0 может быть постоянной и пере­
менной по длине лотка, а в предела®
одного кинематического цикла коле­
баний лотка может иметь постоянное
или пульсирующее значение.
При раздельном возбуждении коле­
баний фазовый угол е может изме­
няться только лишь в предела® от О
до п.
7. РАСЧЕТ
И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЗУ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ
ВЗУ
Производительность
устройств штучных ПО
загрузочным
600
где а± — коэффициент, учитывающий
число ПО, которое одновременно мо­
жет захватить захватный орган; а2 —
коэффициент, учитывающий, сколько
раз могут возобновиться захват и вы­
дача ПО каждым захватным органом
на протяжении одного кинематического
цикла; ав — коэффициент, учитыва­
ющий влияние на производительность
относительных размеров ПО;
—
коэффициент, учитывающий влияние
на производительность степени запол­
нения бункера; аб, ав — коэффициенты,
учитывающие влияние на производи­
тельность других факторов, специфи­
ческих для различных типов загрузоч­
ных устройств, ПО и условий экс­
плуатации; I — число параллельных
рядов (каналов) захватных органов;
V — скорость движения вахватных
органов, м/с; г\ — коэффициент вы­
дачи, равный отношению Пд/Пт\ П т—
теоретическая
производительность
устройства; Н — шаг вахватных орга­
нов.
Зависимость действительной произ­
водительности механических загру­
зочных устройств с поштучным или
порционным захватом ПО можно пред­
ставить и в другом виде:
Пй
а{а 8#8#4#Б#в •••
где к — число захватных органов?
п — частота вращения или число ходов
захватного органа.
Для ВЗУ формула действительной
производительности имеет вид
60ос
Пд = а8алаъав. . Л — ср
ТУо
ния
по вибродорожке, м/с; I —
длина ПО, м.
Коэффициенты а± и а2 для ВЗУ не
характерны.
Производительность ВЗУ значи­
тельно зависит от скорости вибропере­
мещения ПО. По аналогии с механи­
ческими загрузочными устройствами
их
теоретическая
производитель­
ность
Пц = 60/7’раб.
Средняя скорость определяется зна­
чением микроперемещения АЗ ПО эа
кинематический цикл Тк, который
равен в ВЗУ одному периоду колеба­
ний:
Д5
®Ср '----- гр >
1К
где Г к = 1//; / — частота колеба­
ний, Гц. Тогда соотношение рабочего
и кинематического цикла в ВЗУ
ГРа0 = туср
гг =
I
где т :
А5
Технологический цикл в ВЗУ зави­
сит от длины пути Ь, на котором совер­
шаются подготовка, захват, ориентация
и выдача ПО в приемник, и от скорости
виброперемещения оср, при которой
производятся эти процессы:
ЦГ_*
Аз
ср
= ут*
гд в т = - ^ - .
Имея соотношение между Траб и Тю
можно далее получить соотношение
между Г Техн и Т раб, т. е.
^техн = у Т в =
Т раб = р Т раб*
где р = I / / .
Величины т и р всегда практически
больше единицы. В итоге имеем
раб — тТ к —
пр ОИ8ВО дитель ность
а теоретическая
ВЗУ
60^
Ят =
Т раб
60/,
1Тт
60
60 А5
тТ к
1Т«
60с/ср
I
7. Способы повышения коэффицневта
скорости виброперемещения ПО
Способ повышения
Двухкомпонентные колебания
дорожки
Фрикционная анизотропия до­
рожки
Асимметричный закон выну­
жденных продольных колеба­
ний дорожки
Трех компонентные раздельные
колебания в двух направле­
ниях со сдвигом фазы
Трех компонентные раздельные
колебания в поперечном (гар­
монические) и в продольном
(асимметричные) направлени­
ях со сдвигом фазы
Виброперемещение с дополни­
тельным силовым воздействием
*0
0,2
0,25
0,4
0,6
0,9
1,6
Из последней зависимости очевидно,
что ВЗУ имеют существенное преиму­
щество по сравнению с механическими
стационарными загрузочными устрой­
ствами в том, что при сохранении тре­
буемого уровня Я т конструктивно мож­
но варьировать величинами а и Ттета
для достижения активного ориентиро­
вания ПО.
Длина ПО и период колебаний обыч­
но являются заданными параметрами
для данной конструкции ВЗУ. Рас­
смотрим теоретическую предельную фивическую производительность и тео­
ретическую предельную конструктор­
скую производительность.
Для ВЗУ теоретическая предельная
физическая производительность будет
при Д5 = А и коэффициенте скорости
/С0 =
тах» равном единице, где
А — амплитуда колебаний лотка; о8 —
скорость ПО; оЛшах — максимальная
скорость лотка.
Конструкторская
производитель­
ность зависит от конструктивных фак­
торов, используемых в ВЗУ.
Допустим, при некоторых равных
условиях (амплитуда, угол наклона
дорожки, угол направленных колеба­
ний, частота колебаний постоянны),
применяя вибродорожку с фрикционно-
анивотропной несущей поверхностью,
коэффициент скорости удается по­
высить примерно на 25 % по сравне­
нию с двух компонентным приводом
(табл. 7); у вибропривода, обеспечива­
ющего асимметричный закон колеба­
ний, — в два раза; у вибропривода
с раздельным возбуждением колебаний
в поперечном и продольном направля­
ющих — в три раза, а применяя ком­
плекс приемов — фрикционную анизо­
тропию дорожки, асимметричный закон
вынужденных продольных и гармони­
ческих поперечных колебаний, можно
довести коэффициент скорости до 0,9.
Виброперемещение ПО в поле виб­
рационных сил инерции и дополни­
тельных силовых воздействий повволяет получить виброперемещение
с коэффициентом скорости, превыша­
ющим единицу (см. табл. 7).
Скорость виброперемещения в ВЗУ
влияет на условия захвата, ориенти­
рования и выдачи ПО.
В каждом отдельном случае необхо­
димо иметь определенный уровень ско­
рости для обеспечения нормального
процесса их пассивного или активного
ориентирования. Как правило, чем
сложнее
процесс
ориентирования,
тем меньшую скорость вибропереме­
щения нужно обеспечивать. Особенно
это характерно при ориентировании
ПО с помощью трафаретов. При этих
условиях часто уровень производи­
тельности не удовлетворяет производ­
ство. Поэтому одним из направлений
значительного повышения производи­
тельности ВЗУ является изыскание
способов многоканального I осуще­
ствления процессов захвата, ориен­
тирования и выдачи ПО.
Число каналов { ВЗУ практически
можно увеличить, например, до девяти
путем доведения числа заходов и числа
ручьев в каждом заходе до трех.
Тогда теоретическая производитель­
ность устройства
При данном решении не происходит
увеличения производительности пря­
мо пропорционально увеличению числа
каналов, так как плотность потока
в каналах будет неодинакова вслед­
ствие различных условий захвата ручь-
ими вибродорожки, а кроме того,
ручьи находятся на разных радиусах
и, следовательно, скорости ПО будут
неодинаковые. Кроме того, при уве­
личении числа заходов увеличивается
угол наклона вибродорожки и умень­
шается угол подготовки захвата ПО
на вибродорожку. Этого недостатка
лишены лотковые ВЗУ, в которых
число каналов I может быть доведено
до нескольких десятков, причем во
всех каналах условия захвата, ориен­
тирования и выдачи будут одинаковы.
^
'
А
о
с^
■____
;
и
Г
^
ц ь
1
Л 1
^
Пк
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ
ЧАШИ
ЭЛЕМЕНТОВ
Расчет габаритных размеров чаши
проводят в зависимости от размеров
загружаемых ПО и времени между
их загрузкой в чашу (рис. 49).
Внутренний диаметр И в цилиндри­
ческой чаши определяют из условия
(8 -т- 12) / < Г>в =
( 1 , 5 - 2 ) ПдпУРТп2
Я3
где Я д — действительная производи­
тельность ВЗУ; п — число вибродоро­
жек; ТР — наружный объем загружа­
емого ПО; г — число каналов на каж­
дой вибродорожке; Т п — время между
пополнениями чаши (Т — 15-7-20 мин);
# 3 — высота загружаемых ПО; Я 3 л;
« (0,5 ... 1,5) /, где / — длина ПО.
Толщину Д обечайки чаши выбирают
в зависимости от технологии изготов­
ления: для точечных чаш Д = (2ч3) 10~9 м; для сварных чаш Д =
= (14-1,5)10-* м.
Наружный диаметр чаши опреде­
ляют по формуле
= О в + 2Д
и округляют его до большего числа
из ряда: (63, 100, 125, 160, 200, 250,
320, 400, 500, 630, 800) 10~3 м.
Шаг I спирали вибродорожки опре­
деляют из условия
/> (< * + б) 1,5,
где А — наибольший диаметр ПО (для
тел вращения); для призматических
ПО д, = к, где к — высота ПО; для
плоских (I = Ьу где Ь — ширина ПО;
б — толщина вибродорожки, опреде-
Рис. 49. Расчетная схема чаш ВЗУ
ляется
технологией
изготовления
в пределах б = (1-4-3) 10~3 м.
Если чаша многозаходная, то шаг
спирали при п заходах
1 ,5 ( 4 + б) л.
При нарезке спирали на станке
шаг нарезки округляют до ближай­
шего большего числа из ряда: (6 , 7,
8 , 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18, 20, 22,
24, 26, 28, 32, 36, 38) 10“
3 м.
Угол подъема спирали лотка
Р = агс{§ (/*/яЛ в).
Если чашу рассчитывают под име­
ющийся
синфазный
вибропривод,
то угол р определяют в зависимости
от угла наклона пружин яр привода:
я|) = агс*б X
X | 1 .2 5 * е [ р + агс4ё X
х (олв! ^ 1 ) ] } ,
где } — частота колебаний привода
(/ = 50; 100 Гц); V — скорость вибро­
транспортирования ПО. При расчете V
можно
принять
в
соответствии
с ГОСТ 20795—75 и ГОСТ 20796- 75
('табл. 8). Диапазон изменения угла
р = 0,2ч-5°. Если учитывают привод
раздельный, то при выборе угла Р
учитывают /*. Угол наклона а вибро­
дорожки к обечайке чаши выбирают,
исходя из способа ориентирования ПО
и конфигурации ПО.
8 . Зависимость предельной скорости
вибротранспортирования от диаметра
чаши
с дальнейшим округлением до целого
числа в меньшую сторону.
РАСЧЕТ УПРУГИХ
а
я
Ь
Ь
м
О
40
63
100
125
160
200
«а
И
3
20
250
320
400
500
630
800
32
45
56
71
85
100
но
120
130
140
160
В случае многозаходной чаши вну­
тренний диаметр ее должен удовлет­
ворять выражению
Высота чаши Н б определится как
# 6 = # 8 + (1.0-4-1,5)*,
где # в — высота засыпаемых в чашу
ПО [Я 3 « 2,5 ( / + 6)].
Ширина вибродорожки
Ва =*Ь + а + 0,5 / Г > 2
в-/2 ,
где а — зазор между ПО и направля­
ющим буртиком [а — (0 ,5—2,0) 10“ 3мЬ
При отсутствии буртика а = 0 .
Максимальное число каналов виб­
родорожки
_ 0,25Г>В
« ш
ь+ с >
где с — ширина перемычки между ка­
налами [с — (0,5— 1,5) 10~3 м].
В зависимости от типоразмера чаши
толщина дна
Я Д« 0 ,5 0 Я В.
Угол конуса чаши выбирают в диа­
пазоне у0 = 150-4-170°.
Диаметр конуса
=: Дв — 2В0.
Максимальное число вибродорожек
(заходов) в чаше определится как
®шах
«8 Р
П ёР + А
СИСТЕМ ВЗУ
Упругие системы ВЗУ (см. табл. 1)
разделяют на четыре группы:
1) системы стержневые круглого,
прямоугольного сечения и др.;
2) системы торсионного типа;
3) системы в виде витых пружин}
4) системы мембранного типа.
Расчет параметров каждого упру­
гого элемента и суммарной жесткости
системы проводят с учетом этих групп
и специфических конструктивных осо­
бенностей ВЗУ. От корректного опре­
деления жесткости элементов упру­
гой системы зависит частота собствен­
ных колебаний, а следовательно, и ре­
жим работы ВЗУ.
Упругая система из пружинных
стержневых элементов (см. систему 1
табл. 1). Угловая частота собственных
колебаний ВЗУ
с
(4)
'• - - к - / М
Поскольку подвижная часть пита­
теля укреплена на трех наклонных
стержневых упругих элементах и масса
ее М распределена по поверхности,
то для того чтобы воспользоваться
формулой (4), необходимо подвижную
массу ВЗУ привести к точкам крепле­
ния упругих элементов.
Для двухмассной колебательной си­
стемы ВЗУ приведенная масса
М пр = — О
т
пр
1----*Ипр 1
1
+
тпр 2
где ти
Р
1 и т пр2 — соответственно
активная и реактивная массы, при­
веденные к точкам крепления упругих
элементов. Эти массы вычисляют по
одной зависимости
«п р =
т 51п2 1|>Л +
СОЗ2 1|>й ,
где т пр — приведенная масса, кг;
т — масса активной или реактивной
части ВЗУ, кг; ^ — угол наклона
упругого элемента к вертикали; ^ —
момент инерции активной или реак-
тивной части ВЗУ, кг*м2; г — радиус
крепления упругого элемента соответ­
ственно на активной или реактивной
части ВЗУ, м.
Соотношение масс реактивной и ак­
тивной частей ВЗУ практически назна­
чается равным 5, соотношение же
моментов инерции — равным 3.
Жесткость упругого стержневого
элемента
С=
м пр
(2я/о) I
(5)
где I — число упругих элементов
(обычно равное трем).
Жесткость
пружинной
подвески
зависит от ее длины /, способа крепле­
ния, момента инерции поперечного
сечения
и материала подвески.
Жесткость подвески с двумя защем­
ленными концами
12^1
(6)
где Е — модуль упругости материала
подвески.
Приняв число подвесок в питателе
I = 3, из формул (5) и (6) определяют
необходимый момент инерции сечения
подвески
Л
(7)
ш
При установке питателя на круглых
цилиндрических стержнях в качестве
подвесок диаметр их определяют сле­
дующим образом. Момент инерции
круглого сечения
г
"О *
*1
ал
64
, оч
•
Iй)
Подставив (8) в (7), получают
V
4л / 9дМдР
тела — цилиндры, конусы, параллеле­
пипеды, моменты инерции которых
можно вычислить, воспользовавшись
данными табл. 9.
Минимальную длину пружинного
стержня определяют из условия, что
максимальные напряжения, возника­
ющие в стержне, не превышают до­
пускаемого предела выносливости а_*.
Максимальный изгибающий момент
при жестком креплении стержней
О)
где
= (1,05-г-1,1) ?; ? — частота
вибратора; I — длина части пру­
жинного стержня между башмаками
крепления.
Для вычисления момента инерции
активной и реактивной частот ВЗУ
относительно его оси необходимо опре­
делить момент инерции каждого из
элементов их конструкций, разбивая
на
элементарные
геометрические
Ш ХУ
*
/2
где У — прогиб стержня.
Максимальное напряжение в стерж­
не Стах = М и/№, где № — момент
сопротивления пружинного стержня
/
лй3 \
(для круглого сечения 47 — —
^.
Из условия прочности на выносли­
вость атах < [<?_! ] получают
( 10)
Ш ХУ
/ 2№
Для круглого сечения стержня после
подстановки в уравнение ( 10) значе­
ний У* и № получают
г
[0 —1.] ^
, •
ЪЕУй
|2
00
'
Решая совместно уравнения (9) и
( 11), получают формулу для определе­
ния минимальной длины пружинных
стержней,
удовлетворяющей
усло­
виям прочности на выносливость:
I Ш1п : :4,48
, 5/
У
Е>РМпъУ*
[а-х]4
Если принять среднее значение для
пружинных сталей [о_г ] = 3-102 МПа
и Е = 2 •10б МПа, то для частоты 50 Гц
минимальная длина стержня, м,
1тп = 25
для частоты I = 100 Гц
/пип = 31
УШ^рУ*.
где М пр — приведенная масса ВЗУ, кг.
Прогиб пружинного стержня с уче­
том статического отклонения от на­
чального положения принимают У —
= 0,8Л0,
где
А0 — относительный
9. Формулы для вычисления моментов инерции геометрических тел
Расчетная формула
Цилиндр
СПЛОШНОЙ
Цилиндр
полый
Конус полый
И2 + &
Расчетная формула
/- 0 .0 7 5
где 1.1 = 1 ( 1 +
Конус
усеченный
в __а
);
= I;
1 0 — 6,
Г
Цилиндр
сплошной
т ~
1 = т (0,1250* + Я*)
00
1
Часть полого
цилиндра
/ = 0,125
т (И* — О1)
и
Цилиндр
сплошной
ЦТ__
"^
----- 1
1
/ = т (0,08331* +
+ 0,06250* + Я*)
Расчетная формула
Параллелепи­
пед
разная колебаний приведенной мас­
сы, м;
Л0 = А т+
( 12)
где А± — размах колебаний чаши пита­
теля; А 2 — размах колебаний нижней
массы.
Рис. 50. Расчетная схема упругой си­
стемы с гиперболоидным торсионом
Ив зависимости (
\ А2
^ имеем
т2 )
<1з>
Подставляя формулу (13) в формулу
( 12), получаем
Комбинированные упругие системы
для вибрационных загрузочных уст­
ройств с раздельным возбуждением ко­
лебаний. В комбинированных упругих
системах упругие элементы исполь­
зуют в следующих сочетаниях:
1) гиперболоидный торсион и мемб­
рана (см. рис. 3);
2) круговой торсион и мембрана (см.
рис. 4);
3) витые цилиндрические пружины
(см. рис. 6) или витые цилиндрические
пружины в сочетании со стержнями
(см. рис. 5).
Схема ВЗУ с гиперболоидным тор­
сионным упругим элементом представ­
лена на рис. 50.
Упругая система ВЗУ должна обес­
печить направление колебаний под
углом Р на среднем радиусе гс спираль­
ного лотка и требуемую резонансную
настройку,
обладая
достаточной
прочностью при заданных амплитудах
перемещения.
Угол Р определяется выражением
*еР !
(1 + И) п
(1 + й ') 'о ’
1
щ
где р = -Г&51»' = - 2-; я == в!п 0 48^;
"н
®я
тъ$ т н, / в, ^н — соответственно массы
и моменты инерции чаши и реактивной
плиты; г и г0 — радиусы крепления
перьев; яр — угол наклона оси пера
к вертикали! 0 — угол, образованный
радиусом г0 и проекцией оси пера
на горизонтальную плоскость?
с°80 =
_ _ _ >
где р = г0//§ I — длина пера.
Угол гр при заданном угле Р опре­
деляют ив уравнения
8‘п ^ _ 4 [ ( - 1 ± ^ г ^ б р ) 2 + 1] х
X ра з 1па гр +
+ 4 ( т т ^ 7 Г “ , 1> )% > -0 .
Величину г = ©/ю0, обеспечиваю­
щую стабильность работы питателя
при минимальной вынуждающей силе
Р, выбирают в пределах 0,93— 0,96
(©о — собственная частота колебаний).
Жесткость упругой системы, обеспе­
чивающая величину я,
юа КЛ
« - - у - М,
где М — приведенная масса системы:
м == 1т+в5*
И'
Жесткость
сиона
сг.
т:
-
гЦ
1+ р )-
гиперболоидного
тор-
кх1ЕЬ*
$!п 0
, 7е
гдв&1==7 ^ р ’ + “
.0 .
С08 0 +
0,63 о
, „
.
число
с об 1|>; I
+
Зр*
перьев торсиона; Е и О — соответ­
ственно модуль продольной упруго­
сти и модуль сдвига? Ь —- толщина
пера; 7 = ЫЬ\ Н — ширина пера.
Прочность упругой системы при ми­
нимальных
габаритных
размерах
обеспечивается выбором длины перьев
Лшп» при которой напряжения, возни­
кающие при колебания* с относитель­
ной амплитудой Ло, не превышают
допускаемых при симметричной цик­
лический нагрузке [а ^ ] :
„ , 8/ 40,5/4$ з!п4 $к\Етв>*
»тш = 2 1/ -------------------------------[а_х]4 р*зЧг2кх
где
6Я = р
$1п9
гсоз'ф
А{
О(1 + Р)
©/С0 сое (Р — а)
у
12
•$1п фз
После определения длины пера I >
> 1т\п подсчитывают толщину пера
4> ©2М /8
,У
Г
На рис. 4 изображена конструкция
ВЗУ с комбинированной упругой си­
стемой (с круговым торсионным и
мембранным упругими элементами).
Роль упругой системы для обеспечения
угловых колебаний (колебаний в го­
ризонтальной плоскости) выполняет
круговой торсион 4 , изготовленный
в виде беличьего колеса из набора
вертикальных перьев, жестко соеди­
ненных фланцами. Перья торсиона
изготовляют методом фрезерования
трубы или набирают из отдельных
пластин или круглых стержней. В пос­
леднем случае необходимо жесткое
закрепление стержней, иначе нару­
шается работоспособность устройства.
Для повышения угловой жесткости
упругой
системы
рекомендуется
устанавливать дополнительный стерж­
невой торсион 3, который монтируется
внутри торсиона 4 . К верхнему фланцу
торсиона 4 крепится бункер 1. Два
горизонтально расположенных элек­
тромагнитных привода 2 создают за­
данную
амплитуду
вынужденных
угловых колебаний. Нижним фланцем
торсион прикреплен через переходные
втулки и пружины 5 мембранного типа
в реактивной массе. Фланец, изго­
товленный из магнитомягкой электро­
технической стали, выполняет функ­
цию якоря электромагнитного приво­
да 6, который возбуждает колебания
бункера в вертикальной плоскости.
Упругими элементами в этом случае
являются
пружины
мембранного
типа 5.
Упругая система ВЗУ состоит из
двух самостоятельных звеньев, обес­
печивающих
монорезонансный
ре­
жим угловых и линейных (вертикаль­
ных) колебаний с учетом прочности
упругих элементов.
Если упругая система угловых коле­
баний состоит из торсиона 4 с плоскими
вертикальными стержнями и вну­
треннего круглого стержневого тор­
сиона 3 , то используют методику
расчета, изложенную в работе [36].
Исходными данными для расчета яв­
ляются: А в и АР —- вертикальная
и горизонтальная составляющие ам­
плитуды колебаний бункера; гс —
средний радиус движения ПО по спи­
ральному лотку; т в, тв и / в,
—
массы и моменты инерции верхней
части, подвешенной на торсионе, и
нижней (реактивной) части.
Из условия работы устройства в околорезонансном режиме угловая же­
сткость упругой системы
(14>
сч = ^ Р п р ,
где /0 — частота собственных угловых
колебаний; / пр — приведенный мо­
мент инерции загрузочного устройства;
1+ -г Угловая жесткость торсиона 4 типа
беличьего колеса
(15)
где п — число стержней в торсионе;
Н — толщина плоского стержня; г —
средний радиус заделки стержней
в торсионе; I — длина стержня;
—
коэффициент, определяемый по фор­
муле
_ А
,
~5
0,63
* [д-11
6Ефо^2 ’
о
Е ’
(т )!
здесь О — модуль упругости при сдвиге
материала стержней торсиона.
(16)
где [а _ х ]— допускаемое напряжение
на растяжение в материале стержня
торсиона при циклической нагрузке;
ф0 — амплитудное значение угловых
колебаний
бункера
относительно
нижней (реактивной) части;
Коэффициент к2у входящий в фор­
мулу (16), определяют по формуле
Число стержней
ержней в торсионе
тс
а+ Т (Г
г) ’
(17)
где а — расстояние между стержнями
на внутреннем диаметре торсиона, ко­
торое следует выбирать возможно ббльшим.
При наличии внутреннего стержне­
вого торсиона в совокупности с торсионом в виде беличьего колеса жесткость
упругой системы должна быть распре­
делена между ними:
Ф1
•
.
Толщина плоского стержня торсиона
(18)
Ф|>
где сф
1и
— жесткости соответствен­
но наружного и внутреннего стержне­
вых торсионов.
Исходя из заданной жесткости сф1,
определяют
размерные
параметры
стержневого торсиона 3 из следующих
соотношений:
Зфо
[т_ 1] У
2с<р,дУо
п [т_;
[ 1- 1]
(19)
(20)
где 1x^2 ] — допускаемое касательное
напряжение в материале торсиона при
циклической нагрузке.
Размеры
пружин
мембранного
типа выбирают такими, чтобы была
обеспечена заданная собственная ча­
стота вертикальных колебаний системы
/верт = (1,1- г - 1,2) /. В соответствии
с этим толщина мембранной пружины
4я/вертМ пргн*м
(21)
ПМЕ
где Мпр —■приведенная масса системы;
М Пп =
ЮпрР
—
1
т прР
И
эаделки
гн — наружный
радиус
мембранной пружины.
Значение коэффициента кы находят
из формулы
где р — коэффициент Пуассона для
/н
материала пружины; ^
гп
гв
внутренний радиус заделки мембран­
ной пружины.
Параметры мембранной пружины
б, гн и гв должны удовлетворять
условию прочности
Сффо
лг?
где Л0 = А в ^1 +
вертикальных
относительно
части;
К
^ М2
-
2
1 — Р12
2) задавшись отношением ЫН =
= (8-т-15), находят значение Ь и по
формуле (17) определяют число стерж­
ней в торсионе, а затем по формуле
(15) — угловую жесткость наружного
торсиона;
3) уточнив по формуле (18) значение
пересчетом по формулам (19) и (20)
находят конструктивное значение /т
Л-1’,
4) задавшись
радиусами заделки
мембранных пружин гн и гв, по фор­
муле (21) определяют толщину о и
проверяют параметры по формуле (22).
Если в конструкции отсутствует
внутренний стержневой торсион 3 , то
расчет упругой системы ведут в такой
последовательности:
1) задаваясь конструктивно раз­
мерами 2г и / торсиона, а также отно­
шением ЫН и числом стержней л,
по формуле (15) с учетом (14) опре­
деляют толщину стержня
4л2/ 2фУп
р
/3
,у
'■ -у
'
пг*Екх
(23)
2) проверяют принятое число пру­
жинных стержней торсиона по фор­
муле (17) и при необходимости пррводят пересчет толщины стержня по
формуле (23). После уточнения Н его
значение проверяют по формуле (16).
Если в конструкции торсиона имеют­
ся круглые стержни, то их диаметр
— амплитуда
’Н
колебаний
бункера
нижней (реактивной)
д* ( 2<?а 1п д
+ 1)
(<72 —
4^22 1п2
1п2 а
д ••
— 1)2
I ) 2 _— 4а
При проектировании ВЗУ, конструк­
ция которого приведена на рис. 48,
при наличии внутреннего торсиона
расчет проводят в такой последова­
тельности:
1) приняв предварительно
=
= сф, по формулам (14), (19) и (20)
находят предварительные значения /т
и 4Т, конструктивно определяют вну­
тренний диаметр и длину стержней,
после чего из формулы (16) находят
толщину Н плоского стержня наруж­
ного торсиона;
й— 2
3пг^Ека
где
кл =
1 + 0 ,066 ( - I V .
V
Г )
Упругая система (см. рис. 5) со­
стоит из двух витых цилиндрических
пружин
горизонтального
привода
(см. систему 8 , табл. 1) и из четырех
упругих
элементов
стержневого
типа круглого или прямоугольного
сечения вертикального привода.
Круговую частоту собственных ко­
лебаний
системы
горизонтального
привода в данном случае можно опре­
делить из сравнения потенциальной
энергии в положении наибольшего
отклонения с кинетической энергией
при переходе системы через положение
равновесия.
Максимальное
значение
потен­
циальной энергии
с,1Л1
Я:
с 2Фо^ 2
7
с0А
2Л2
+
2) жесткостью витых цилиндриче­
ских пружин, изменяя число рабочих
витков I;
3) приведенным моментом инерции
+
<Рр#2 (^1 + С2)
где
я с2 — жесткость витых цилин­
дрических пружин; Л* = ф/?; Л2 =
= ф/?; ф = ф0
©/; ф = ф0ш соз со/.
Кинетическая энергия
ЛЛ
ПР
Л+ Л 9
где
и ^2 — моменты инерции соот­
ветственно активной части ВЗУ (чаша,
вал и коромысло) и реактивной части
(основание). Круговая частота соб­
ственных колебаний системы верти­
кального привода (см. рис. 5)
- V
гг _
/п р ф 2
__
^ п р ^о гф о
2
~ ~
2
9
где соог — круговая
частота соб­
ственных колебаний системы горизон­
тального привода.
Приравнивая
выражения
потен­
циальной и кинетической энергии,
получают'
^пр^о^ог == Фо^2(С1 + с2)у
ГП\ТП2
-
пР иведенная
масса системы ВЗУ; с — жесткость
стержневых упругих элементов (см.
систему 3, табл. 1);
Т
с= 5 + Т 7 ’
где
-2 4 Е / (3/ + а)
/2 (4а + 31)
-36ЕЛ у0 .
а /2 (4а + 31) 9
0р
где Я — радиус заделки пружин с*, с2
на коромысле ВЗУ; Упр — приведен­
ный момент инерции активной и реак­
тивной частей ВЗУ.
При сг = с2 = с последняя зави­
симость приобретает вид
2ф с
/п р
где с — жесткость упругого элемента
в виде витой цилиндрической пружины
при продольном действии силы;
М 4
°
М Пр ’
где М в
откуда
(о;0р
-
804
’
где От= 8 *104 МПа — модуль упру­
гости; с1 — диаметр проволоки, мм;
Э — средний диаметр пружины, мм;
I — число рабочих витков.
Таким образом, в системе горизон­
тального привода (см. рис. 5) при
настройке ВЗУ на режим, близкий
к резонансу, можно варьировать тремя
параметрами:
1) радиусом заделки пружин
здесь Е = 2- 10б — модуль упругости
материала стержня МПа; / — момент
инерции поперечного круглого сече-
1 — расстояние
I/
64 1
2
вдоль оси X между опорами 2 и 3;
а — расстояние вдоль оси X между
опорами 1 и 2;
— (на схеме не по­
казан) — прогиб стержня под дей­
ствием реакции Р0; у 0 (на схеме не
показан) — прогиб стержня под дей­
ствием реакции Р.
В рассматриваемой схеме (см. си­
стему 3, табл. 1) представлено два
стержня в качестве упругих элементов.
В конструкции ВЗУ (см. рис. 5) при­
менена спаренная упругая система,
т. е. в сумме четыре стержня, жесткость
которых может изменяться за счет
изменения пролетов а и /, а также при
поджатии их по концам и в середине —
реакции Р и Р*. Такая конструкция
упругой системы вертикального при­
вода ВЗУ позволяет изменять сум­
марную жесткость примерно в 2 раза.
ния,
1,
= -я**
2ГГ-;
На рис. 6 представлена упругая
система, единая для горизонтального
и вертикального приводов, состоящая
из крестообразно расположенных ви­
тых цилиндрических пружин 1— 8.
Пружины /, 3 , 5 , 7 — основные пру­
жины для горизонтального привода
и их жесткости сх = с3 — с6 = с7 = с2,
где
__ от
а«
Приведенная
жесткость
упругой
системы горизонтального привода
С*
пр
=
сг + с3
2С6С7
сб + с7
Круговая частота собственных ко­
лебаний
горизонтального
привода
(см. рис. 6)
© ог
где гх — радиус заделки пружин; спр —
приведенная жесткость пружин с^
с3, с5 и с7\ Сд — дополнительная попе­
речная жесткость пружин с2, с4, св
и св, которая составляет 10 % от спр;
Упр = :
3/(•/х ■“}“ У3); здесь У^ и Уд
моменты
инерции
соответственно
чаши / и основания III (см. рис. 6).
Методика расчета жесткости упругой
системы вертикального привода ана­
логична рассмотренной. В итоге полу­
чаем
с"
лр
= 2
С2СЛ
С2 + С4
= 2
СеС8
се + с8 9
где Сдр — приведенная
жесткость
пружин с2, с4, св и св.
Круговая частота собственных ко­
лебаний вертикального привода (см.
рис. 6)
©ов
т /З е
V
± й
’
где сд — дополнительная поперечная
жесткость пружин с*, с3, с5 и с7, кото­
рая составляет примерно 10 % от с"р;
М ир — приведенная масса чаши т±
ал
_
тхтг
и основания тв, М ПТ) — ------—
8’
пр
тх + т3 .
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ
ПРИВОДА ВЗУ
Расчет электромагнитов привода
является одним из наиболее сложных
расчетов ВЗУ. Это связано с рядом
особенностей, присущих ВЗУ, рабо­
тающих от сети однопол у пер йодного
выпрямителя, пренебрежение кото­
рыми вызывает существенные рас­
хождения между расчетными и экспе­
риментальными данными. К ним от­
носят:
наличие постоянной составляющей
выпрямленного тока;
наличие постоянной составляющей
напряженности поля;
работу электромагнита на частном
цикле гистерезиса.
Предлагаемая
методика
расчета
электромагнитов
учитывает
пере­
численные особенности работы ВЗУ.
Исходными параметрами, как пра­
вило, являются: усилие Р, развива­
емое электромагнитом для обеспечения
заданной амплитуды колебания А ;
амплитуда колебаний А; напряжение
сети Ц; материал стали магнитопровода.
Кроме этих основных параметров,
в некоторых отдельных случаях могут
быть заданы и другие параметры,
характеризующие работу
привода:
типоразмер
магнитопровода;
вели­
чина активного и реактивного сопро­
тивления; диаметр провода обмотки;
ток в обмотке; число витков обмотки.
Для ориентировочного определения
необходимого типоразмера магнито­
провода по заданному усилию Р и
амплитуде колебаний А воспользуемся
графиком (рис. 51). Начальный зазор
(м) 6 = А/0,7. График Р (б) был по­
строен в результате расчета 134 типо­
размеров электромагнитов с параме­
трами, приведенными на рис. 52 и
в табл. 10.
При расчете не учитывалось магнит­
ное сопротивление стали. После рас­
чета на нагрев были построены харак­
теристики (см. рис. 51), которыми
можно пользоваться для ориентиро­
вочного
определения
параметров
электромагнита.
Расчет выполняли в три этапа:
I.
Определение параметров элек­
тромагнита без учета магнитного со­
противления его материала.
р, Н
Рис. 51. График определения типоразмера магнитопровода:
/» 5, 9, ««., 129 »
номера магнитов (см. табл. 10)
II.
Определение магнитного со­ где А = 0,000535 + 0,082; Б =
58,8
противления материала магнита.
= —0,61 +
5 — площадь сечеIII. Уточнение рассчитанных пара­
5
метров магнита.
ния центрального стержня магнитоЭтап I. Магнитная проводимость
провода. Зависимости А (8) и Б (8)
воздушного зазора
приведены на рис. 53, а О = А6Б
определяем по номограмме (рис. 54).
Св = 1198А8б ,
Используя зависимость
рис. 55,
определяем ее значение.
Задаваясь коэффициентом надежности V = 1,3, определяем Р шах ~
= 1,ЗР.
Средняя длина витка, м, *ср ^
= 7,675. Она может быть определена
и по графику (рис. 56).
Намагничивающая сила
0=
Г
2Р
V
Из условий полного заполнения окна
магнитол ровода обмоткой с учетом
необходимого
реактивного
сопро­
тивления обмотки, обеспечивающего
получение предельно допустимого зна-
10. Параметры типовых электромагнитов
№ магнита
(см. рио. 51)
1
5
9
14
20
26
31
32
38
76
85
Параметра
а, м
0,01
0,01
0,01
0,016
0,016
0,016
0,02
0,02
0,02
0,032
0,032
т,
м
0,01
86
104
105
106
108
115
117
119
127
128
129
0,0125
0,016
0,016
0,02
0,025
0,02
0,02
0,025
0,032
0,04
чения тока и полученной намагничи­
вающей силы, найдем максимальный
диаметр обмоточного провода:
М = —0,05 ± 1/0,0025 + А,
где А = -
№ магнита
(см. рио. 61)
; К ' — «о т Сь; К' =
= 1,87а2 — 2,84а + 0,09; V — напря­
жение сети; со = 2я /; и0 = 1,256 X
X 10-«; / = 50.
Число витков в обмотке электро­
магнита определяем по вависимости
" = тту , Л" л или по зависимостям
а (а + 0,1)
рис. 57.
Реактивное сопротивление обмотки
электромагнита определим как Х& =
= /П Р 2 или по номограмме рис. 58.
Величина тока в обмотке электро­
магнита I = У /Х ь.
Параметры
а, м
т, м
0,032
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
0,05
0,05
0,05
0,064
0,064
0,064
Этап II. Определяем магнитное со­
противление материала магнитопровода.
Напряженность
магнитного
поля в цепи
Н
Г Л /2 . 10-*
1м
где 1М = 8,58а
0,5 — средняя длина
магнитной силовой линии (рис. 59).
Магнитную проницаемость опре­
делим по графику [I (Н) (рис. 60).
Индуктивность контура, намагни­
чивающая сила которого затрачивается
на создание магнитного потокосцепления через воздушный зазор электро­
магнита,
1ъ = РоФЪъ,
а индуктивность контура, намагничи­
вающая сила которого идет на создание
Рис. 53. Зависимости А ($) и Б (а)
А
I\р Ю~?М
Уг
0,3
-0,4
-0,5
0,6
-0,7
-
0,8
-0,9
-Ю
-
1,1
1,1
1,3
К1*
Рис. 54. Номограмма определения О
магнитного потокосцепления
материал магнитопровода,
5
^ ст “
09/(16
“7
ьм
•
Рис. 56. Зависимость для определения
средней длины витка
через
Общая индуктивность обмотки Ь =
= -г— , у — , а реактивное сопротивле­
ние ~Г Н-СТ
ние обмотки определяем как Х'ь = (^^
или по номограмме (рис. 58).
Рис. 57. Зависимости для определения
числа витков
и/
1900
1700
-1500
-1300
2000
1750
1100
1500
700
600
500
1250 -
т
350
300
250
200
150
50
Л= 75
10
ответ
500
А =/50
Дано
20
30
а •10 ~3М
59. Зависимость определения
средней длины магнитной силовой ли­
нии
Р ис.
Дано
А=150
Рис. 58. Номограмма для определения
реактивного сопротивления
Определяем диаметр провода, и,
Я'
Этап III. Определив значение тока
в обмотке с учетом магнитного сопро­
тивления материала магнитопровода
& = —0,05 ±
кан 1д = — г, выполним уточненный
Далее расчет вновь выполняют в той
же последовательности, что и на эта­
пе И, и полученное значение 1д со­
поставляют со значением I. При значи­
тельной разнице в этих величинах
расчет вновь повторяют до тех пор,
пока не получат приемлемых значе­
ний.
Хь
расчет магнитопровода.
Находим число витков обмотки элек­
тромагнита
V ' = - г —.
,0025 •
} / " 0 ,С
Рис. 60. График определения магнитной прони­
цаемости
Г
8 . ВЗУ МОДУЛЬНОГО
ПОСТРОЕНИЯ
Структура ВЗУ. Построение ВЗУ по
модульному принципу позволяет упро­
стить поиск компромисса между тре­
бованиями потребителей и возможно­
стями изготовителей. Многообразие
производственных вадач увеличивает
номенклатуру ВЗУ, различных по сво­
им размерам, функциональным и тех­
ническим
характеристикам.
Это
снижает серийность выпуска уст­
ройств, повышает стоимость и увели­
чивает сроки их освоения. Модульный
принцип построения оборудования
позволяет сократить число модифи­
каций и создать гибкую систему про­
ектирования, дающую возможность
при ограниченном комплекте унифи­
цированных сборочных единиц удо­
влетворить разнообразные техноло­
гические и компоновочные требования
технических заданий.
Высшей степенью унификации яв­
ляется компоновка блочно-модульных
конструкций с использованием много­
функциональных элементов. В каче­
стве таких элементов в ВЗУ можно
применять пружинные стержни и элек­
тромагнитные механизмы поперечного
действия (ЭМПД).
ВЗУ с электромагнитным приводом
удобно расчленять на функциональные
блоки: чашу, вибропровод и основание.
Чаша объединяет в единое целое
бункер, предназначенный для со­
держания запаса объектов вагрузки
и позволяющий работать устройству
автономно в течение заданного време­
ни; лоток, поштучно выбирающий объ­
екты загрузки из числа хранящихся
в бункере; ориентатор, обеспечива­
ющий
определенность
положения
объектов загрузки на лотке при даль­
нейшем транспортировании.
Компоновка основания ВЗУ проста.
Она представляет собой основание —
корпусную
деталь,
позволяющую
объединить составные части ВЗУ
в единое целое и играющую роль
реактивной массы колебательной си­
стемы устройства, с закрепленными
виброизоляторами, осуществляющими
демпфирование
колебаний,
пере­
даваемых на оборудование, где за­
креплено ВЗУ.
Основным
элементом
ВЗУ
яв­
ляется вибропривод. Он сообщает лот­
ку колебания требуемых вакона и пара­
метров, определяющих необходимые
скорость и режим вибротранспортиро­
вания. Как правило, вибровозбудитель
(электромагнит) устройства работает
в паре с упругой системой, связыва­
ющей колеблющиеся части ВЗУ с осно­
ванием.
Пружины упругой системы могут
выполняться малой жесткости. В этом
случае они обеспечивают лишь кине­
матическую связь колеблющихся ча­
стей с основанием, определяя направ­
ление колебаний лотка. Пружины
уменьшенной жесткости не только при­
дают
колебаниям
требуемую
на­
правленность, но и являются состав­
ной частью общей упругой системы,
определяющей
динамику
работы
колебательной системы. Если пру­
жины являются практически един­
ственным элементом упругой системы,
то их жесткость определяется из усло­
вий околорезонансной работы уст­
ройства.
В качестве вибровозбудителей при­
меняют в основном электромагниты
с внешним притягивающимся якорем.
Однако
структурно-функциональные
свойства электромагнитов с внешним
поперечно движущимся якорем, в ча­
стности с якорем поворотным, опре­
деляют целесообразность их исполь­
зования.
Особенностью электромагнита по­
перечного действия (ЭМПД) является
то, что он может выступать в роли
многофункционального
механизма.
Один и тот же ЭМПД в зависимости
от настройки взаимного расположение
полюсов
магнитопровода
может
успешно выполнять роль силового ме­
ханизма или упругого звена регули­
руемой жесткости, а может сочетать
упругие и силовые свойства в необхо­
димой конструктору пропорции.
Табл. И характеризует графы струк­
тур четырнадцати вариантов ВЗУ мо­
дульного агрегатирования. Воздей­
ствие одного элемента на другой по­
казано
ориентированным
ребром
графа;
учитываемое
противодей­
ствие — штриховым ориентированным
ребром; упругая связь иной (немехани­
ческой) природы — двумя ориентиро-
11. Структурные схемы и характеристика действия ВЗУ
модульного агрегатирования
Структурная схема
а = 1,83;
2,57
а ~ 2,00; у ~ 2,71
а = 1,63;
Характеристика действия
Чаша ВЗУ приводится в колебательное
движение однотактным виброприводом.
ЭМПД питается переменным или пульси
рующим током. Наклонные пружины обес­
печивают винтовые колебания лотка чаши
в околорезонансном режиме. Колебания
чаши гармонические. Их частота опреде­
ляется частотой изменения магнитного по­
тока в рабочем зазоре магнитопровода
ЭМПД, а амплитуда колебаний — мощ­
ностью ЭМПД, степенью близости коле­
баний к резонансным, силой тока, пита­
ющего электромагнит
ЭМПД ВЗУ имеет две обмотки. На пер­
вую подается переменный или пульсиру­
ющий ток, как и в предыдущем варианте,
а на вторую — постоянный ток. Пружин­
ные стержни выполняют меньшей жест­
кости по сравнению с жесткостью, опре­
деляемой требованиями околорезонансной
работы устройства. Дополнительную жест­
кость обеспечивает ЭМПД. Изменением
значения постоянного тока корректирует­
ся суммарная жесткость упругой под­
вески колеблющихся частей и осуще­
ствляется настройка системы на околорезонансный режим работы
3,28
Гармонические колебания чаши ВЗУ обес­
печиваются двухтактным вибропроводом
на базе ЭМПД, сдвоенного по вертикали.
Обмотки электромагнитов питаются пуль­
сирующим током в противофазе. Таким
образом повышается мощность вибропро­
вода при сохранении им присоединитель­
ных размеров
а = 1,87; *у = 3,52
Устройство сочетает преимущества вто­
рого и третьего вариантов. Двухтактный
вибровозбудитель благодаря дополнитель­
ным обмоткам постоянного тока позволяет
корректировать жесткость упругой подве­
ски колеблющихся частей ВЗУ и упро­
щать настройку системы на околорезонансный режим работы при изменении
условий функционирования устройства
Продолжение табл. 11
Структурная схема
Характеристика действия
а = 1,63; у = 3,08
ВЗУ комплектуется двумя ЭМПД, как и
в двух предыдущих случаях, но один из
них играет роль однотактного вибровоз­
будителя, а второй — упругого звена.
Такая компоновка позволяет расширить
границы регулирования жесткости упру­
гой подвески
а = 1,50; у = 3,52
ВЗУ имеет строенный ЭМПД. Два ме­
ханизма образуют двухтактный вибровоз­
будитель, а третий — упругое звено ре­
гулируемой жесткости. Вариант обеспе­
чивает повышение мощности вибровозбу­
дителя при сохранении расширенных гра­
ниц регулирования жесткости упругой
подвески при настройке системы на эко­
номичный околорезонансный режим ра­
боты
а = 1,52; у = 3,15
ЭМПД могут обеспечивать жесткость упру­
гой подвески подвижных частей ВЗУ та­
ких величин, что надобность в упругих
свойствах наклонных пружинных стерж­
ней практически отпадает. Пружины вы­
полняют в этом случае малой жесткости.
Они определяют направленность колеба­
ний лотка чаши
а = 1,50; V = 3,52
Вариант ВЗУ отличается от предыдущего
наличием двухтактного вибровозбудителя
Продолжение табл. 11
Структурная схема
а = 1,83; у = 2,57
Характеристика действия
Устройство переменной во времени жест­
кости, обеспечивающее процесс параме­
трических колебаний лотка ВЗУ с пони­
женной частотой. При использовании для
питания ЭМПД однопол упер йодного тока
промышленной частоты чаша ВЗУ в зави­
симости от настройки устройства колеб­
лется с частотой 25 или 12,5 Гц, что на­
ходится за пределами звуковых частот.
Рекомендуемой частотой колебаний в этом
случае является частота 25 Гц
а = 1,83; V = 2,71
Дополнительная обмотка постоянного то­
ка облегчает настройку ВЗУ на режим
стабильных колебаний. Она дает возмож­
ность регулировать постоянную состав­
ляющую жесткости ЭМПД. Наклонные
пружинные стержни выполняют умень­
шенной жесткости
а = 1,68; V = 2,71
Жесткость пружин может быть пренебре­
жимо малой. Требуемая собственная ча­
стота колебаний подвижных частей ВЗУ
обеспечивается ЭМПД, а наклонные пру­
жины определяют требуемую направлен­
ность колебаний лотка чаши
а = 2,25; V = 2,60
Чаша ВЗУ приводится в колебательное
движение в горизонтальной плоскости
ЭМПД. Его работой управляют бескон­
тактные путевые выключатели, подающие
на обмотку импульсы постоянного элек­
трического тока двух разных уровней по­
очередно в зависимости от положения
чаши устройства. Более сильный импульс
обеспечивает резкие торможение и отброс
чаши в исходное положение, в сторону по­
ложения равновесия ЭМПД, а более сла­
бый оказывает мягкое воздействие в про­
тивоположном направлении, после того
как положение равновесия будет пройдено.
Продолжение табл. 11
Характеристика действия
Структурная схема
N.
Введя в структурную схему предыдущего
устройства наклонные стержневые пру­
жины малой жесткости, можно повысить
скорость вибротранспортирования
8?
!
1
(2 Г (5 л
ТсЛ
]> 2 )
-ф
Вибротранспортирование обеспечивается
асимметричным законом колебаний чаши.
Частота и амплитуда колебаний чаши
устанавливаются автоматически в зависи­
мости от инерционных характеристик
устройства, мощности ЭМПД и сил им­
пульсов тока, питающих электромагнит
а = 1,68; V = 2,71
При использовании наклонных пружин
в качестве активных участников возбужде­
ния негармонических колебаний, проти­
водействующих вибровозбудителю и обес­
печивающих возврат подвижных частей
ВЗУ в исходное положение в каждом
цикле колебаний, компонуется устройство
вибротранспортирования за счет асимме­
тричного закона винтовых колебаний ча­
ши. Частота и амплитуда колебаний уста­
навливаются автоматически в зависимости
от инерционных характеристик устрой­
ства, мощности ЭМПД, жесткости пру­
жины и ее предварительного напряжения,
силы импульсов тока, питающего элек­
тромагнит
ванными ребрами с мнимым (безымян­
ным) элементом; соединительная связь,
действие и противодействие в которой
равноценны, — неориентированным ре­
бром графа. Отмечены средние геоме­
трические чисел свойств на элемент а
и средние геометрические чисел связей
на элемент у*
Элементная база ВЗУ модульного
построения включает семь элементов
со следующими возможными системо­
значимыми свойствами (а):
чаша У — ос = 4 : 1 (1) — содержит
запас объектов загрузки; 2 ( 1) —
поштучно выбирает объекты загрузки
из общей массы; 3 ( 1) — обеспечивает
ориентирование
объектов загрузки
в пространстве и 4 (1) — поштучную
их выдачу;
блок якорей 2 — а 2 ~ 1 : 1 (2) —
передает чаше колебательное движе­
ние;
два равноценных узла базирования
3 — сз&а = 2 : 1 (3) — связывают блок
Рис. 61. Конструктивная сиена ВЗУ модуль­
ного типа
якорей с блоком ЭМПД, 2 (3) — фикси­
руют блоки относительно друг друга,
выдерживая постоянный воздушный
рабочий зазор; 3 (3) —* обеспечивают
направленность
колебаний
блока
якорей относительно основания;
блок ЭМПД 4 — а 4 = 3 : 1 (4) —
осуществляет силовое воздействие на
блок якорей в положительном на­
правлении; 2 (4) — осуществляет сило­
вое воздействие на блок якорей в отри­
цательном направлении; 3 (4) — осу­
ществляет упругую связь с блоком
якорей;
пружинные стержни 5 — а в =
= 3 : 1 (5) — развивают усилие в де­
формированном состоянии; 2 (5) —
упруго связывают блок якорей с осно­
ванием;
3 (5) — обеспечивают на­
правленность колебаний блока яко­
рей относительно основания;
основание 6 — а в = 2 : 1 (6) — за­
мыкает кинематическую цепь уст­
ройства; 2 (6) — играет роль реактив­
ной массы;
виброизолятор 7 ~ а 7 = 2 : 1 (7) —
фиксирует положение ВЗУ; 2 (7) —
демпфирует колебания основания.
Вариант конструкции ВЗУ модуль­
ного
построения
представлен
на
рис. 61. Основу устройства составляет
блок электромагнитов 2 , содержащий
32 плоских, радиально расположенных
пакета магнитопровода.
В пазы пакетов уложены две коль­
цевые обмотки 3 и 5. Они питаются
пульсирующим током с частотой 50 Гц
от промышленной электросети через
однополу пер йодный
выпрямитель.
Против
полюсов
магнитопровода
электромагнита расположены шихто­
ванные якоря 5, закрепленные в не­
магнитном корпусе 7. Постоянный ра­
бочий воздушный зазор между полю­
сами магнитопровода и якорями вы­
держивается благодаря устройствам
центрирования / , содержащим шарико­
подшипники и мембраны и дающим
возможность якорям совершать коле­
бательные движения по вертикали и
возвратно-вращательные в горизон­
тальной плоскости. На наружной по­
верхности корпуса якорей закреплена
чаша 4 со спиральным лотком на вну­
тренней поверхности. Блок электро­
магнитов связан с основанием ВЗУ И
жестко, а корпус якорей — посред­
ством наклонных пружинных стерж­
ней 9, закрепленных в кольцах 8 и 10.
Пружины
обеспечивают
требуемое
направление колебаний подвижных
частей и постоянную составляющую
жесткости упругой подвески.
При настройке ВЗУ стремятся обес­
печить положение устойчивого равно­
весия якорей при любом значении тока
в обмотках. Следовательно, такой элек­
тромагнит роль вибратора выполнять
1
2
7
4
5
6
7
Важную роль в выборе компоновки
играют такие признаки, как удобство
обслуживания ВЗУ, ремонтопригод­
ность, возможность построения моди­
фикаций.
Вибровозбудители.
В
конструк­
ция^ ВЗУ (особенно модульного по­
строения) целесообразно использова­
ние многофункциональных электро­
магнитных механизмов поперечного
действия (ЭМПД), якорь которых
в процессе работы перемещается по­
перечно по отношению к направлению
рабочего магнитного потока [7]. Зазор
между полюсами ярма и якоря ЭМПД
не определяет их относительного сме­
щения. Механизм может выполняться
с минимальными рабочими зазорами.
При работе ЭМПД исключаются воз­
можность соударения полюсов, т. е.
отсутствует явление «стопа», что сни­
мает ограничения в выборе рабочего
участка электромеханической харак­
теристики механизма. Электромехани­
ческая характеристика ЭМПД сим­
метрична. Это расширяет возможности
р, н
ния
не может. Он может лишь при подаче
пульсирующего
или
переменного
тока циклически менять свою же­
сткость и при ничтожной неточности
наладки, а также при случайном или
преднамеренном отклонении якорей
от положения устойчивого равновесия
обеспечить процесс параметрических
колебаний чаши ВЗУ.
При питании обмоток электромагни­
та пульсирующим током (50 Гц) в зави­
симости от жесткости упругой под­
вески и массы (момента инерции)
подвижных частей ВЗУ можно полу­
чить устойчивые колебания подвиж­
ных частей с частотой 25 или 12,5 Гц.
Задача выбора рациональной ком­
поновки ВЗУ решается с учетом усло­
вий заказчика, оговоренных в техни­
ческом задании. Выявить^ вариант
структуры ВЗУ для дальнейшей кон­
структорской проработки позволяет
метод последовательной оптимизации.
Рис. 63. Электромеханические карактеристики механизмов:
1 — притяжного исполнения; 2, 8, 4, 5,
6 — ЭМ П Д при зазорах соответственно
0 ,1 6 ; 0 ,3 ; 0 .5 ; 0 ,7 ; 0,9 мм
механизма и позволяет реверсировать
его действие. На форму электромеха­
нической
характеристики
ЭМПД
влияет геометрия полюсов. Это дает
возможность
при
проектировании
оптимизировать вакон развиваемой
силы.
Вариант конструктивного исполне­
ния ЭМПД показан на рис. 62. Между
двумя пластмассовыми кольцами 1
с радиальными пазами на внутренних
плоскостях расположены пакеты ярма
2 магнитопровода электромагнита. Они
стягиваются в единое целое втулкой 3
с гайкой 4. В окнах Ш-образных пла­
стин пакетов ярма магнитопровода
размещены две концентрические ка­
тушки 5 с уложенными в них обмот­
ками. Пакеты пластин якорей 6 ра­
диально закреплены в немагнитном
корпусе 7. Устройства базирования,
являющиеся отдельным конструктив­
ным элементом ВЗУ и не показанные
на рисунке, выдерживают постоянный
воздушный рабочий зазор между по­
люсами ярма и якоря и обеспечивают
возможность относительного смеще­
ния полюсов при работе механизма.
Электромеханические
х ар актер и^
Начало
стики механизмов с идентичной гео­
метрией
прямоугольных
полюсов
(шириной 2 мм) и одинаковой намагни­
чивающей силой, приходящейся на
рабочие воздушные зазоры, представ­
лены на рис. 63. Один механизм —
с притягивающимся якорем, а дру­
гой — с поперечно движущимся при
пяти различных величинах зазоров.
Для устройства вибровозбуждения
характерны следующие участки элек­
тромеханических
характеристик
ЭМПД: / — зона минимально разви­
ваемых сил; II — зоны промежуточные;
I II — зоны максимально
развива­
емых сил.
Центральную зону I электромехани­
ческих характеристик ЭМПД, где
механизм проявляет ярко выраженные
упругие свойства, можно использовать
для
параметрического
вибровозбу­
ждения.
Промежуточные зоны 11 используют,
когда
электромагнитный
механизм
необходимо наделить как силовыми,
так и упругими свойствами.
Максимально
развиваемые
силы
равноценны по величине, но противо­
положны по знаку. Их удобно исполь-
^
| Определение геометрических параметров
магнитопровода и его зубцовой зоны
Предложения
по улучшению конструкции ЗМПД
Рис, 64. Стратегия определения конструктивны* параметров ЭМПД
*)
6)
Рис. 65. К расчету конструктивных параметров ЭМПД
вовать в устройствах силового вибро­
возбуждения.
Расчет ЭМПД состоит в определении
параметров зубцовых зон магнитопровода, диаметральных и осевых разме­
ров ЭМПД, сечений магнитопровода
и обмоточных данных. Исходными для
расчета являются электромагнитная
сила, жесткость и амплитуда колеба­
ний, которую механизм должен воз­
буждать и поддерживать. Порядок
расчета ЭМПД представлен на рис. 64.
Конструктивные параметры ЭМПД
определяют в два этапа. Сначала
рассчитывают магнитную цепь, а за­
тем электрическую. На обоих этапах
используют метод последовательных
приближений.
При расчете магнитной цепи ЭМПД
по априорному эскизному проекту
определяют
геометрические
пара­
метры магнитопровода и его зубцовой
зоны. По ним ведут расчет магнитной
цепи ЭМПД, величины окна под об­
мотку, развиваемой ЭМПД силы и
свойственной ему жесткости. Вычис­
ленные значения сравнивают с значе­
ниями, заложенными в эскизный про­
ект и задание на проектирование
ЭМПД. По результатам сравнения
конструкцию корректируют и расчет
повторяют. При достижении соответ­
ствия полученных значений силы и же­
сткости требуемым переходят к расчету
электрической цепи ЭМПД.
На втором этапе определяют диа­
метр обмоточного провода, сопротивле­
ние обмотки, силу и плотность тока
в ней. При несоответствии величины
плотности тока допустимой обмоточные
данные корректируют и расчет элек­
трической цепи повторяют.
По завершении расчета ЭМПД меха­
низм проверяют на теплостойкость.
Исходными данными для расчета
магнитной цепи являются: А — ам­
плитуда колебаний; Р — электро­
магнитная сила, которую должен раз­
вивать ЭМПД; С8М — электромагнит­
ная жесткость, которой должен обла­
дать ЭМПД. Расчетные зависимости
приведены в табл. 12.
Расчет электрической цепи ЭМПД
ведут по общепринятой методике рас­
чета обмоток электромагнитов.
Упругие системы. В упругих систе­
мах ВЗУ рационально использовать
упругие свойства ЭМПД [33]. Это
позволяет
повысить
мобильность
устройства в целом и дает возможность
многократного выполнения быстрой
и плавной настройки вибровозбудителя
на оптимальный околорезонансный ре­
жим при изменении условий работы
12. Расчетные зависимости определения конструктивных параметров ЭМПД
Определяемый параметр
Минимальная
ширина
Расчетная формула
зубца
^шт — 1,2А
тшт» мм
По конструктивным соображениям
Ширина зубца т, мм
Радиальный рабочий
ный зазор б, мм
б = 0 ,2-^ 0 ,5
воздуш­
Суммарная длина зубцов
гнитопровода 2
м
ма-
По конструктивным соображениям эскизного
проектирования
Удельная сила, которую дол­
жен развить ЭМПД, г н, Н/м
Удельная сила, которую может
развить ЭМПД, Руд, Н/м
См. рис. 65, а
Удельная жесткость, которой
должен обладать ЭМПД, сн,
Н/(м*мм)
Удельная жесткость, которой
может обладать ЭМПД, сул,
Н/(м-мм)
Магнитная постоянная |д0,
Магнитная индукция в рабочем
эазоре 23, Т
Амплитудное значение магнито­
движущей силы для ЭМПД, пи­
таемого через однополупериодный выпрямитель (/ИР)0» А
Глубина модуляции магнитного
сопротивления у
Угол сдвига фаз между переме­
щением и силой е
Эффективное значение магнито­
движущей силы (/№)эф, А
сн =
См. рис. 65, б
ц0 = 1,256-10-5
В = 1,2-г-1,5
('*)<> = т
у «
г 10- 3
О,Зч-О,4
2соп
, обычно е = 50-1-80°
со§ — со2
(Л Р)эф = - ^
± - У 3 [(7 5ш е ) * +
" + 0 — V соз е)2 + (7/ 2)2]
Допустимое значение плотности
тока А /, А/мм2
Коэффициент заполнения окна
сердечника К9
А / = 2-1-3
Ка = 0,Зн-0,4
иЩ вф
Минимальный размер площади
окна сердечника (?0, мм2
Со = -
магнитодвижущей
по зависимости
(/1 Р )в ф =
силы
определяют
1,2Вв/|1о.
При размещении на магнитопроводе
двух обмоток (постоянного и переменго
тока,
т. е. подмагничивания
и рабочей) минимальный размер окна
определяют как сумму составляющих
при уменьшенных значениях индукции
в рабочем зазоре.
По методике, приведенной в ра­
боте [13], можно произвести уточнен­
ный расчет ЭМПД.
9. ВИБРОРОТОРНЫЕ
ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
Рис. 66. Диапазоны
жесткости:
регулирования
/ — электромагнитной упругой системы:
I I — суммарной упругой системы
Расширение области применения
АР Л и АРКЛ в отраслях народного
хозяйства возможно с использованием
вибророторного
загрузочного
уст­
ройства,
производительность
кото­
рого превышает 1200 шт/мин.
Теоретическая производительность
одного канала вибророторного загру­
зочного устройства (ВРЗУ)
60оср
60/^техн
11 т е о р ---------7---------- ~~Тт
*
и
или смене объектов производства. Эту
операцию можно производить как в сто­
рону увеличения жесткости, так и
в сторону ее уменьшения в процессе
работы устройства. Настройку осу­
ществляют изменением силы пита­
ющего обмотки ЭМПД постоянного
тока.
Упругий ЭМПД можно использовать
вместе с пружинной подвеской. Об­
ласть плавного изменения жесткости
упругой системы вибропривода с по­
мощью ЭМПД показана на рис. 66.
Крутизна характеристики 2 пру­
жинной подвески постоянна, а крутизна
линейного участка 1 упругого ЭМПД
зависит от величины напряжения пита­
ющего обмотки постоянного тока в пре­
делах диапазона / . Настройка устрой­
ства на околорезонансный режим ра­
боты
осуществляется
изменением
суммарной
жесткости
(характери­
стика 3) упругой подвески устройства
в диапазоне / / .
Методика расчета упругого ЭМПД
аналогична методике,
приведенной
в табл. 12, а эффективное значение
техн
’
где 0ср — средняя скорость виброцентробежного
перемещения
ПО,
м/с; I — длина ПО, м; Ьтехя — техно­
логический путь, на протяжении кото­
рого
осуществляется
технологиче­
ский цикл автозагрузки, длитель­
ностью Г Техн*
Формирование 21техн и соответственно
Т'технв ВРЗУ осуществляется кон­
структивно без использования допол­
нительных роторов-ориентаторов.
В ВРЗУ достигается максимальная
не только теоретическая независимость
транспортных
и
технологических
скоростей, но и практическая, что
следует из зависимостей Т^аб = л/утр
И
Т\-а1 =
//оср, где Т’раб— рабочий
цикл ротора и
— рабочий цикл
виброротора.
При ГРаб = 7 * ;в» каждый канал
ВРЗУ выдает один ПО за кинемати­
ческий цикл ротора загрузки, а при
Граб > 7ра<? повторяемость выдачи
ПО каждым каналом может быть мно-
вращающегося с частотой п и колеблю­
щегося с амплитудами Л и В, из предбункера с начальным радиусом р0
и перемещаются по некоторой траек­
тории 8 а в абсолютном движении и по
интегральной траектории 5 Г в дви­
жении
относительно
поверхности
бункера. Эти траектории зависят от
траекторий относительного движения
ПО при вращении бункера (8Г) и при
вибротранспортировании ( 8г ).
Абсолютная скорость ПО, движуще­
гося по горизонтальной поверхности
вращающегося
и
колеблющегося
бункера, может быть определена как
геометрическая
сумма
переносной
и относительных скоростей Уа = Ув +
Рис. 67. Схема виброротор ного загр\
зочного устройства
гократной, что дает преимущества
ВРЗУ по сравнению с другими типами
загрузочных устройств.
В виброротор ном автоматическом за­
грузочном устройстве (рис. 67) про­
цессы захвата, ориентирования и
выдачи ПО происходят при перемеще­
нии их в неоднородном поле вибра­
ционных и центробежных сил инерции
по поверхности бункера, состоящей из
нескольких зон. На горизонтальном уча­
стке 1 и поверхности обратного конуса
с углом наклона а* происходит под­
готовка к захвату ПЗ и захват 3 ;
в зоне О на поверхности обратного
конуса с углом наклона а 2 выполняется
ориентирование, а горизонтальный
участок В предназначен для выдачи ПО
в приемные воронки ПВ.
Такая конструктивная схема ВРЗУ
используется в случае, когда техно­
логический цикл автозагрузки ПО
завершается в пределах бункера. Если
же ПО сложный по форме и требуется
несколько этапов ориентирования, то
в ВРЗУ может быть несколько рабочих
поверхностей, расположенных много­
этажно с чередованием движения ПО
по сложной траектории на каждой
из поверхностей от центра бункера
к периферии и наоборот. ПО выпа­
дают на поверхность бункера (рис. 68),
9
П /р И . А . Клусова
Рис. 68. Схема перемещения ПО по
поверхности ВРЗУ:
а — при
бункера
б — при
бункера
встречном направлении вращения
и вибротранспортировании ПО;
попутном направлении вращения
и вибротранспортирования ПО
о
ю
го
зо
Рис. 69. Зависимости частоты враще­
ния бункера от угла наклона его
образующей
+
Уг , Уг =
У'г +
где Уа -^ в е к ­
тор абсолютной скорости ПО; Уе —
вектор переносной скорости; Уг —
вектор относительной скорости ПО
при вращении бункера; Уг — вектор
относительной скорости ПО при его
виброперемещении; Уг — вектор отно­
сительной скорости ПО при его виброцентробежном перемещении.
Расчет процесса перемещения ПО
в неоднородном поле вибрационных
и центробежных сил инерции затруд­
нителен, так как с течением времени
изменяются амплитуды крутильных
колебаний, величины центробежных
сил инерции, силы трения, коэффи­
циент режима виброперемещения. Но
разработка ВРЗУ имеет большое прак­
тическое значение, так как можно:
1) значительно увеличить относитель­
ную скорость движения ПО оср при
наложении на процесс виброперемеще­
ния дополнительной центробежной
силы инерции; 2) предусмотреть макси­
мально возможное число потоков К ;
3) обеспечить многократную выдачу
ПО на каждую позицию за один кине­
матический цикл ВРЗУ; 4) спроекти­
ровать режим движения ПО с под­
брасыванием в зоне подготовки к за­
хвату и безотрывной режим в зоне
ориентирования ПО; 5) получить упо­
рядоченное движение ПО к захватным
органам (по потокам и числу слоев)
благодаря подъему их вверх по по­
верхности бункера, имеющего форму
обратного конуса; 6) добиться пере­
мещения ПО под действием центро­
бежных сил инерции при меньшей
частоте вращения бункера, благодаря
влиянию поля вибрационных сил инер­
ции. В итоге производительность ВРЗУ
может варьироваться в широких пре­
делах.
При проектировании ВРЗУ требует­
ся выполнение громоздких расчетов
с использованием ЭВМ и соответству­
ющего разработанного программного
обеспечения.
На рис. 69 представлены зависимости
начальной частоты вращения п бун­
кера от угла наклона его образующей
а, полученные на ЭВМ и хорошо совпа­
дающие с результатами экспериментов.
Приведенные кривые получены при
р0 = 0,075 м и ц = 0,2 для случаев,
когда: бункер только вращается (кри­
вая /); вращается и колеблется в гори­
зонтальной плоскости с амплитудой
крутильных колебаний В — 1 мм (кри­
вая 2); вращается и колеблется в вер­
тикальном направлении с амплитудой
А = 0,1 мм (кривая 5); вращается
Рис. 70. Расчетная схема движения ПО
в вибророторном загрузочном устрой­
стве
13. Вариация параметров в вибророторном загрузочном устройстве
Параметры
Вариант
1
2
3
4
5
6
А
в
сопз!
сопз!
сопз!
сопз!
сопз!
сопз!
Р(х)
Р(х)
0
0
7
0
0
Р(х)
Р(х)
сопз!
сопз!
сопз!
9
8
Р(х)
8
0— 2я
0— 2я
0— 2п
0
0
0
0
0—я
0—я
и колеблется с амплитудами А =
= 0,1 мм и В ==-- 1 мм (кривая 4).
На рис. 69 обозначены зоны а, б и в
соответственно между кривыми 1 и 2,
1 и 3, 1 и 4, которые свидетельствуют
о степени уменьшения начальной ча­
стоты вращения бункера. Так, напри­
мер, при а — 20° в зоне а она составит
10 % , в зоне б — 46 % , а в зоне в —
70% .
Таким образом, расчеты подтвер­
ждают, что колебания в вертикальной
плоскости наиболее интенсивно сни­
жают значальную частоту вращения
бункера в сравнении с крутильными
колебаниями. Кривая 4 свидетель­
ствует о том, что при малых углах а
ПО перемещается в радиальном на­
правлении даже при п — 0 .
Возможная вариация параметров
при проектировании и работе ВРЗУ
представлена в табл. 13.
Виброцентробежное
перемещение
возможно
при
вращении
ротора
(рис. 70) и возбуждении колебаний
как вертикальных с амплитудой Л,
так и крутильных с амплитудой В.
В случаях, когда изменение или пред­
И|А|АИИИ-
=
=
=
=
=
=
=
И+
Ц+
И+
ц+
Ц+
М-+
И'ч-
И- ф
и - ф Н-+
к
а
сопз!
уаг
уаг
уаг
уаг
сопз!
сопз!
РЦ)
сопз!
РЦ)
0
0
сопз!
сопз!
уаг
сопз!
г®
Р(1)
варительное формирование (на стадии
проектирования)
траектории
пере­
мещения по поверхности чаши ПО
не представляет интерес, возможно
виброцентробежное перемещение толь­
ко при возбуждении колебаний в одной
из плоскостей с амплитудой А и В.
Изменение фазового угла 8 между
колебаниями в вертикальном и гори­
зонтальном направлениях позволяет
не только изменять скорость виброцентробежного
перемещения,
но'
и траекторию перемещения ПО.
В случае отсутствия анизотропии
трения в паре ПО — поверхность чаши
= р+ изменение фазового угла
возможно в пределах от 0 до 2я, а при
наличии анизотропии
Ф ц+ фазо­
вый угол можно изменять в пределах
от 0 до я. Коэффициент режима виброцентробежного перемещения может
быть К = сопз! в случае перемещения
ПО по траектории с постоянным ра­
диусом или по горизонтальному уча­
стку чаши, а в остальных случаях
он переменен. Сила дополнительного
воздействия С} (центробежная сила)
может быть постоянна или переменна
в общем случае.
8
РОТОРНЫЕ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ
1. СТРУКТУРА,
КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЛАСТИ
ПРИМЕНЕНИЯ РОТОРНЫХ САЗ
Роторные САЗ по своей структуре,
принципам компоновки и функциони­
рования относятся к технологическим
роторным машинам [23], осуществля­
ющим свою основную технологическую
функцию, в данном случае захват ПО,
их накопление, ориентирование и вы­
дачу в транспортные устройства линий,
в процессе непрерывного движения
функциональных устройств САЗ со­
вместно с загружаемыми ПО по зам­
кнутой траектории.
Модели структуры роторной САЗ.
В соответствии с методологией систем­
ного анализа структура роторной САЗ
может быть представлена в виде иерар­
хической модели структуры, в которой
структурные элементы САЗ выделяют­
ся и группируются по принципу под­
чиненности (иерархии), и внутренней
модели структуры, в которой отра­
жается функциональная взаимосвязь
между структурными элементами САЗ,
Иерархическая модель структуры
роторной САЗ представляет собой че­
тырехуровневое «дерево» (рис. 1).
На первом уровне иерархической
модели структуры определяется ротор­
ная САЗ как система нулевого ранга,
обеспечивающая автоматическую рег­
ламентированную подачу ПО в тех­
(САЗ)
нологические роторные машины в тре­
буемом ориентированном положении
и с заданной производительностью.
На втором уровне модели опреде­
ляются системы первого ранга — ос­
новные функциональные устройства
роторной САЗ. К ним относят: А —
бункерное
загрузочное
устройство
БЗУ; В — накопительно-передающее
устройство Н П У ; С — ориентирую­
щее устройство ОУ; О — выдающее
устройство ВУ\ Е — транспортно-не­
сущее устройство ТНУ.
На третьем уровне модели опреде­
ляются системы второго ранга — функ­
циональные и управляющие механиз­
мы, входящие в состав функциональ­
ных устройств роторной САЗ. Функ­
циональные механизмы (ФМ) пред­
назначены для выполнения основных
рабочих функций (операций) над ПО,
а управляющие механизмы (УМ) (АЗ,
В2, СЗУй2, Е2) обеспечивают синхро­
низацию работы всех ФМ в соответ­
ствии с циклограммой работы САЗ,
реагирование ФМ на внешние управ­
ляющие сигналы и т. п.
В составе функциональных устройств
выделяются следующие ФМ. В Б З У :
А1 — бункерный механизм Б М , обес­
печивающий хранение запаса неори­
ентированных ПО и их дозированную
подачу в зону захвата; А2 — захва­
тывающий механизм ЗМ, обеспечи­
вающий поштучное извлечение ПО из
Рис. 2 . Внутренняя модель структуры роторной САЗ
навала и их систематизацию; В НПУ:
Л,
обеспе­
чивающий упорядоченное перемещение
ПО и их накопление. В ОУ: С1 —
механизм поштучной выдачи М П В
обеспечивающий поштучное отделение
ПО от упорядоченного потока; С2 —
ориентатор Ор, обеспечивающий при­
ведение ПО в ориентированное поло­
жение. В В У: 0 1 — питатель Я ,
обеспечивающий регламентированную
подачу ориентированных ПО непо­
средственно в транспортное устройство
роторной машины. В ТНУ: Е1 —
транспортно-несущий механизм 77/М ,
обеспечивающий базирование, разме­
щение всех систем роторной САЗ и
передачу энергии к ним от внешних
источников.
На четвертом уровне модели опре­
деляются системы третьего ранга —
исполнительные органы ИО и эле­
менты привода Яр, входящие в состав
ФМ и УМ. Исполнительные органы
(А 1ау А2а , ... и т. п.) выполняют
непосредственно заданную рабочую
операцию над ПО, а элементы привода
( А1Ь, А2ЬУ ... и т. п.) сообщают испол­
нительному органу необходимые ки­
нематические движения и передают
рабочую энергию. Например, в бун­
керном механизме основным исполни­
В1 — лоток-накопитель
тельным органом является бункер,
хранящий запас ПО, а в захватном
механизме — захватывающий
орган,
осуществляющий извлечение ПО из
навала в бункере.
Внутренняя модель структуры ро­
торной САЗ (рис. 2) позволяет клас­
сифицировать и дать полное описание
основных
функций,
реализуемых
в устройствах и механизмах САЗ, на
основе анализа их взаимодействия и
определения прямых функциональных
и управляющих связей между ними.
Прямые функциональные связи обес­
печивают последовательное выполнение
соответствующими ФМ основных ра­
бочих операций над ПО, а управляю­
щие связи — контроль и управление
взаимодействием ФМ. Различают также
внутренние связи — между различны­
ми ФМ САЗ и внешние — между ФМ
САЗ и внешними устройствами. Обо­
значения связей составлены из обо­
значений соответствующих устройств
и механизмов САЗ по направлению
передачи (выполнения) описываемой
функции от одного механизма к дру­
гому. В табл. 1 даны классификация
и определение функциональных свя­
зей роторной САЗ.
Существуют три основных способа
функциональной связи в роторных САЗ.
1. Классификация функциональных связей роторной САЗ
Прямые функциональные связи
Обозначение
(см. рис. 2 )
Выполняемая функция
Управляющие связи
Обозначение
Выполняемая функция
Внутренние связи
Подача ПО в зону за­
хвата ЗМ
Выдача систематизиро­
ванных ПО в лоток-на­
копитель
Передача систематизиро­
ванных ПО в МПВ
А1АЗ
С1С2
Поштучная передача ПО
в ориентатор
С2СЗС1
С201
Поштучная передача ПО
из ориентатора в пита­
тель
Осуществление
струк­
турного и кинематиче­
ского
взаимодействия
между функциональны­
ми устройствами САЗ
ОЮ2С1
А1А2
А2В1
В1С1
Е 1 А %Е1В ,
Е1С , ЕЮ
А2АЗА1
В1В2А2
ОЮ 2С2 ,
0201
АЕ2Е1 ,
ВЕ2Е1 ,
СЕ2Е1 ,
ОЕ2Е1
Поддержание стабильно­
го уровня ПО в БМ
Поддержание стабильно­
го уровня ПО в ЗМ
Поддержание стабильно­
го уровня ПО в лоткенакопителе
Синхронизация работы
ориентатора и МПВ в со­
ответствии с циклограм­
мой работы
Синхронная работа пи­
тателя с ориентатором
и МПВ
Отказ от выдачи ПО в
транспортный орган ли­
нии
Реагирование на нару­
шение функционирова­
ния систем САЗ. Аварий­
ный останов линии
Внешние связи
ША1
В1Ш
РЕ1
Подача (загрузка) не­
ориентированных ПО от
внешних устройств в
БМ (формирование вход­
ного потока ПО)
Выдача
ориентирован­
ных ПО во внешние
транспортные
устрой­
ства (формирование вы­
ходного потока ПО)
Подача рабочей энергии
от внешних устройств
Управление функциони­
рованием САЗ от внеш­
них устройств линии
АЗТ
<202
Контроль входного по­
тока ПО
Контроль выходного по­
тока ПО
1. Механический, характеризуемый
непосредственным механическим воз­
действием одного элемента системы на
другой, т. е. передачей механической
энергии. Данный способ наиболее рас­
пространен и используется для осу­
ществления как прямых, так и управ­
ляющих внутренних и внешних свя­
зей в большинстве конструкций ро­
торных САЗ. Внутренние прямые свя­
зи типа А 1А 2 , А2В1 и т. д. осуще­
ствляются наиболее часто движением
ПО под действием массовых сил (сил
тяжести и сил инерции) и, реже, под
действием сосредоточенных сил, созда­
ваемых специальными механизмами.
2 . Электрический, характеризуемый
передачей
электрической
энергии
(электросигналов) от одного элемента
системы к другому. Данный способ
используют преимущественно для осу­
ществления внешних связей САЗ: пря­
мых типа РЕ 1 , ЫЕ2 и управляющих
типа АЗТ , 0Е>2.
3. Электромеханический, характери­
зуемый преобразованием одного вида
энергии в другой при передаче ее
между элементами систем. Данный
способ используют для осуществления
внешних управляющих связей типа
АЗТ , 0И2 и внутренних управляю­
щих связей типа А1АЗ , А2АЗА1 и др.
На рис. 3 представлена структурно­
компоновочная модель роторной САЗ,
отражающая
принцип
компоновки
функциональных систем Л,
на
элементах транспортно-несущего уст­
ройства (системе Е) и принцип функ­
ционирования роторной САЗ, заклю­
чающийся в преобразовании верти­
кального входного потока 471 не­
ориентированных ПО в горизонталь­
ный выходной поток №2 ориентиро­
ванных ПО в процессе непрерывного
орбитального транспортного вращения
с частотой О всех систем САЗ вокруг
общей неподвижной оси.
При этом входной поток 471 рас­
пределяется внутри роторной САЗ на
ряд параллельных потоков 47^в > 47в с ^
47%°*
поскольку роторная САЗ
является многопоточной технологиче­
ской машиной параллельно-последова­
тельного действия.
Так как роторные и роторно-кон­
вейерные технологические машины и
Рис. 3. Структурно-компоновочная мо­
дель роторной САЗ
линии оперируют с непрерывным по­
током дискретных ПО, характеризуе­
мым однозначной ориентацией ПО в по­
токе, стабильным расстоянием (шагом)
между ними и стабильной скоростью
транспортирования, то и выходной
поток ПО 472, формируемый роторной
САЗ, должен иметь те же параметры.
Поэтому производительность ротор­
ной САЗ определяется общими для
всех роторных технологических машин
выражениями:
П р с а з = 60
= 60
=
= и п р,
Пи =
( 1)
где 0тр — транспортная скорость ра­
бочих позиций роторной САЗ, равная
скорости выходного потока ориенти­
рованных ПО, м/с; Н — шаг между
САЗ первой группы
и !1 ^ 1
и1
Т| Цт 1г» я ? нр Ц 4
и
и
Ив
т
ПО в выходном потоке, м; П — про­
изводительность единичного потока
ПО, формируемого одной рабочей по­
зицией роторной САЗ, шт/мин; и —
число параллельных единичных пото­
ков ПО в САЗ, равное числу ее рабо­
чих позиций; Яо — начальный радиус
расположения функциональных эле­
ментов САЗ на ее рабочих позициях, м;
й — частота транспортного вращения
роторной САЗ, с"*1; яр — частота вра­
щения ротора, мин-1.
Таким образом, чем выше произво­
дительность единичного потока ПО
(одной рабочей позиции) роторной
САЗ при высокой транспортной ско­
рости (частоте транспортного враще­
ния) и минимальном шаговом расстоя­
нии между потоками ПО (рабочими по­
зициями) или больше число рабочих
позиций в роторной САЗ, тем больше
ее производительность. Однако уве­
личение только частоты вращения или
транспортной скорости роторной САЗ
приводит к увеличению центробежных
сил инерции, действующих на по­
токи ПО, перемещающихся внутри
САЗ, причем это увеличение пропор­
ционально квадрату частоты орбиталь­
ного вращения или транспортной ско­
рости САЗ. Центробежные силы инер­
ции оказывают существенное влияние
на функционирование роторной САЗ,
в частности на процессы захвата,
транспортирования, ориентирования и
выдачи ПО, и в конечном счете опре­
деляют возможность обеспечения тре­
буемой производительности и области
применения различных конструкций
роторных САЗ.
Классификация и области примене­
ния САЗ. Основными признаками клас­
сификации роторных САЗ, определяю­
щими их конструктивные особенности
и области применения, являются:
1) связь между захватывающими
органами БЗУ и рабочими позициями
САЗ;
2) способ ориентирования ПО;
3) совмещенность функций захвата
и ориентирования ПО.
По связи между захватывающими
органами БЗУ и позициями САЗ все
САЗ делят на две группы (рис. 4).
К первой группе относят роторные
САЗ с индивидуальными захватываю­
щими органами, в которых каждый
захватывающий орган БЗУ непосред­
ственно связан с рабочей позицией
роторной САЗ. В этих САЗ число
захватывающих органов БЗУ равно
числу рабочих позиций САЗ, причем
каждый захватывающий орган БЗУ
связан со своим лотком-накопителем
НПУ.
Естественно, что в этом случае за­
хватывающие органы БЗУ вращаются
вокруг оси роторной САЗ с частотой
вращения ее рабочих позиций. В ка­
честве захватывающих органов в БЗУ
роторных САЗ первой группы исполь­
зуют захватывающие органы, пред­
ставляющие собой возвратно-поступательно
перемещающиеся
трубки,
стержни, качающиеся секторы, дви­
жущиеся лопасти, вращающиеся во­
ронки, крючки, расположенные по
периферии дна бункера БЗУ. Эти
захватывающие органы совершают для
захвата ПО в основном те же движе­
ния, что и в стационарных БЗУ.
Производительность БЗУ с инди­
видуальными захватывающими орга­
нами в роторной САЗ непосредственно
вависит от центробежных сил инерции,
возникающих вследствие транспорт­
ного вращения роторной САЗ, по­
этому число захватывающих органов,
а также другие конструктивные и ки­
нематические параметры БЗУ опре­
деляются конструктивными и кине­
матическими параметрами роторной
САЗ.
Из выражений (1) производитель­
ность роторного БЗУ
ЯрБЗУ(а 2Яо) = - ^ - ,
4*3. о
-л : 1
«
Я рбзу ( а 2# 0)А
где и3. о — число захватывающих ор­
ганов БЗУ; Й2/?0 — центростремитель­
ное ускорение, м/с.
При увеличении производительности
роторной САЗ вследствие увеличения
частоты ее вращения увеличиваются
и центробежные силы инерции, причем
пропорционально ее квадрату.
Ко второй группе относят роторные
САЗ, в которых захватывающие орга­
ны БЗУ не связаны непосредственно
с рабочими позициями роторной САЗ,
поскольку ее НПУ выполнено в виде
общей кольцевой накопительной зоны.
В таких САЗ число захватывающих
органов БЗУ не равно числу рабочих
позиций САЗ и, как правило, превы­
шает это число. Естественно, что от­
падает необходимость и во вращении
захватывающих органов вокруг оси
роторной САЗ с частотой вращения
ее рабочих позиций.
В качестве захватывающих органов
в САЗ второй группы используют,
как правило, профильные окна, а
в простейшем случае кольцевую щель,
расположенные в донной части бун­
кера БЗУ. Для захвата ПО захваты­
вающими органами эта часть бункера
БЗУ вращается вокруг оси роторной
САЗ. Частота вращения захватываю­
щих органов в отличие от САЗ первой
группы не зависит от частоты вращения
рабочих позиций САЗ, и ее выбирают
так, чтобы обеспечить оптимальные
условия для захвата ПО захватываю­
щими органами. Захваченные ПО на­
капливаются в кольцевой накопитель­
ной зоне и перемещаются по дну бун­
кера в радиальном направлении к ра-
^ Гк/У|/7/
%
щ
ш
с
иN1
Рис. 5. Классификация роторных САЗ по способу ориентирования
ПО, реализуемого в ОУ
бочим позициям САЗ. При этом цен­
тробежные силы инерции, действую­
щие на ПО, способствуют их движе­
нию по дну бункера.
Производительность БЗУ в ротор­
ных САЗ второй группы не зависит
непосредственно от конструктивных и
тем более кинематических параметров
САЗ, поэтому число захватывающих
органов, а также другие конструктив­
ные и кинематические параметры БЗУ
выбирают только из условия равенства
пр оизводител ьностей:
Я рБЗУ =
Я рСАЗ == ‘ ^
0| У
«3.0
#Р В З У
Л а. п
где П з. о — производительность од­
ного захватывающего органа, шт/мин.
При расположении захватывающих ор­
ганов по всему дну бункера БЗУ
число их ограничивается площадью
дна, а по окружности боковой поверх­
ности бункера — его периметром.
По типу ОУ роторные САЗ можно
разделить на три типа (рис. 5).
В ОУ первого типа ориентирование
ПО осуществляется в гравитационном
поле с использованием геометрических
ключей ориентации или асимметрии
центра масс. В качестве ориентаторов
используют пороги, призмы, окна и
т. п. Производительность гравитаци­
онных ориентаторов роторной САЗ
непосредственно зависит от центро­
бежных сил инерции, возникающих
вследствие вращения роторной САЗ,
и определяется ускорением силы тя­
жести § и центростремительным уско­
рением (&2/?0):
/7 о у = Р (е ; й Ч ) .
ОУ этого типа конструктивно про­
сты и широко распространены. Но
поскольку процесс ориентирования ПО
относительно какой-либо оси осуще­
ствляется при его падении в приемное
устройство под действием силы тяже­
сти, то подобного рода конструкции
ОУ достаточно эффективны в тех слу­
чаях, когда частота вращения ротора
САЗ не велика, а следовательно, не­
значительны центробежные силы инер­
ции, действующие на ПО. При увели­
чении до определенного значения ча­
стоты вращения САЗ время ориенти­
рования ПО резко возрастает.
В ОУ второго типа ориентирование
ПО осуществляется принудительно под
действием механизмов, а подача ПО
в ориентатор и выдача из него в прием­
ник — под действием гравитационных
сил. Вследствие этого время подачи
и выдачи ПО определяется ускорением
силы тяжести § и центростремительным
ускорением (Й2Я0), а время ориенти­
рования — максимально
возможным
ускорением исполнительных органов
ориентатора, значение которого в об­
щем машиностроении рекомендуют при­
нимать в пределах / тах ^ (2-=-3)
Производительность ОУ в данном слу­
чае будет определяться тремя динами­
ческими параметрами
^ОУ —
Р
О Ч ?
/т а х ) -
Кроме того, ОУ второго типа более
надежны в работе по сравнению с ОУ
первого типа и позволяют ориентиро­
вать ПО относительно любого торца
вдоль продольной оси.
В ОУ третьего типа как осевое пере­
мещение ПО (подача в ориентатор
и выдача из него), так и изменение его
ориентации осуществляется принуди­
тельно под действием исполнительных
органов ОУ. Время ориентирования
и осевое перемещение ПО определяют­
ся временем срабатывания соответ­
ствующих исполнительных органов ОУ
и при заданных габаритах роторной
САЗ лимитируются только максималь­
но допустимым ускорением органов
Таким образом, производительность
этого типа ОУ не зависит от частоты
вращения САЗ, и их параметры могут
выбираться в оптимальном режиме
путем выбора необходимых параметров
привода исполнительных органов ОУ,
а предельное значение частоты вра­
щения роторной САЗ определяется
геометрическими параметрами самой
САЗ (шаг позиций Н, радиус # 0) и
имеют величину большую, чем для
ОУ первого и второго типов.
По степени совмещенности функций
захвата и ориентирования ПО ротор­
ные САЗ делят на три группы (рис. 6).
В САЗ первого вида функции захва­
та и ориентирования ПО совмещены
полностью. Примером могут служить
САЗ с захватывающими органами, вы­
полненными в виде возвратно-посту­
пательно движущихся стержней, вра­
щающихся крючков, а также в виде
вращающегося кольца или дна с ори­
ентирующими окнами. Метод совме­
щения функций захвата и ориенти­
рования, как правило, мало произ­
водителен вследствие наименьшей по
сравнению с другими методами ве­
роятностью захвата ПО захватываю­
щими органами и применим для огра­
ниченной номенклатуры ПО.
В САЗ второго вида функции захвата
и ориентирования ПО разделены, но
БЗУ и ОУ размещены в одном роторе.
Благодаря этому упрощается операция
отделения ПО от общей массы, расши­
ряется номенклатура ПО и суще­
ственно повышается производитель­
ность роторной САЗ. Число рабочих
позиций БЗУ и ОУ равно между
собой («рбзу = ироу)> а Другие гео­
метрические параметры связаны усло­
вием
В общем случае различный шаг
между позициями БЗУ и ОУ может
САЗ 6тором би да
САЗ первого вода
I1\
.
(Г
п гв 01
п п г
<0
-В
Щ
/Я
А
Щ
1
1
1
]с 1№
Я 1 ]1 к
3[
V.
,
|
ж
ЗГГ Н а
ш |№
САЗ третьего Вида
V
777777}<?777777.
5$фрири[]|&1у ц ф
1^
Е;
Е
[№
~ п №
Рис. 6 . Классификация роторных САЗ по совмещенности функций захвата и
ориентирования ПО
обеспечиваться наклоном лотков-на­
копителей НПУ, но в большинстве
практических случаев ЛрБЗу = Лр0 у,
Я°РБЗУ = Я°РОуФункциональные
механизмы БЗУ и ОУ в принципе
имеют различную производительность,
поскольку испытывают неодинаковое
влияние центробежных сил инерции,
и общая производительность ротор­
ной САЗ соответствует меньшей из
них.
Функциональные
механизмы
БЗУ и ОУ в общем случае отличаются
друг от друга размерами в поперечном
сечении, и шаг между рабочими пози­
циями роторной САЗ должен соответ­
ствовать большему размеру. Так, на­
пример, поперечный размер захваты­
вающего органа, выполненного в виде
возвр атно-посту пател ь но пер вмещаю­
щихся трубок, определяется диаме­
тром ПО, а поперечный размер ориен­
татора определяется, как правило,
длиной ПО. Таким образом, при соот­
ношении длины ПО к диаметру 11Д =
= 3 шаг между рабочими позициями
АЗ, выбранный по размерам функ­
ционального механизма ОУ, прибли­
зительно в 3 раза превысил бы воз­
можный шаг роторной САЗ, выбранный
но размерам захватывающего органа.
В САЗ третьего вида функции за­
хвата и ориентирования разделены
и выполняются в БЗУ и ОУ, разделен­
ных на два ротора. В первом роторе
размещаются БЗУ, НПУ и механизм
поштучной выдачи. Во втором роторе
размещаются ОУ и ВУ. В этом случае
появляется возможность более свобод­
ного выбора геометрических и кине­
матических параметров БЗУ и ОУ,
причем в наиболее оптимальных об­
ластях для каждого устройства, так
как эти параметры связаны с требуе­
мой производительностью роторной
САЗ следующими условиями:
или
/7рСАЗ =
ЯрОУЫрОУ ~
-^РБЗУИРБЗУ-
Разделение роторной САЗ на два
ротора позволяет значительно упро­
стить конструкции БЗУ и ОУ, расши­
рить возможности применения в ОУ
ориентаторов с принудительным пере­
мещением ПО благодаря их компонов­
ке именно в отдельном роторе, улуч­
шить условия обслуживания роторной
САЗ в процессе эксплуатации.
2. КОНСТРУКЦИИ ОСНОВНЫХ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
РОТОРНЫХ САЗ
Бункерные загрузочные устройства.
В конструкциях БЗУ используют бун­
керные механизмы трех типов: с одним
цилиндрическим бункером (рис. 7, а),
с бункером и неприводным предбункером (рис. 7, б) и с бункером и при­
водным предбункером (рис. 7, в).
Бункер может устанавливаться ста­
ционарно (неподвижно) по отношению
к роторной САЗ для устранения влия­
ния центробежных сил инерции от
транспортного вращения или крепить­
ся непосредственно к элементам ротора
и вращаться вместе с ним.
Наиболее проста конструкция ци­
линдрического бункера без дополни­
тельного предбункера, однако она при­
менима в редких случаях при загрузке
легких и вместе с тем малоповреждающихся ПО. Объем такого бункера
не может быть значительным, посколь­
ку увеличение уровня загрузки ПО
в бункере резко ухудшает условия
их захвата захватывающими органами
и снижает производительность БЗУ.
Для обеспечения необходимой про­
изводительности требуется, как пра­
вило, увеличивать в этом случае ки­
нематические параметры захватываю­
щих органов (число ходов в минуту,
частоту вращения и т. п.), что приво­
дит к повышению вероятности повре­
ждения ПО при захвате.
Таким образом, наиболее общим и
конструктивно правильным решением
Рис. 7. Схемы бункерных устройств роторных БЗУ:
/ — бункер; 2 — предбункер; 3 — захватный механизм
Рис. 8 . Схема бункерного устройства
с вибрирующим предбункером:
1 — зона захвата ПО; 2 — электромагнит;
3 — вибрирующий предбункер; 4 — дат­
чик уровня ПО; 5 — трехфазный источник
тока с регулируемым напряжением
является использование в конструкции
бункерного механизма БЗУ предбункера для обеспечения хранения запаса
ПО и дозирования их в зону захвата.
Уже простой предбункер (рис. 7, б),
образующий с коническим дном коль­
цевую щель для прохода ПО к захва­
тывающим органам, может эффективно
решить задачу дозирования для мало­
габаритных хорошо сыпучих ПО.
Предбункер, так же как и бункер БЗУ,
может устанавливаться стационарно
(неподвижно) или крепиться на вра­
щающемся валу ротора. Для улучше­
ния дозирования ПО через кольцевую
щель коническое дно следует выпол­
нять вращающимся при неподвижном
предбункере и неподвижным при вра­
щающемся.
Наилучшие условия для равномер­
ного дозирования ПО, особенно средне­
габаритных, плохо сыпучих, обеспе­
чивает применение бункерных меха­
низмов с приводными предбункер ами.
В качестве привода предбункер а, со­
общающего ему колебательные дви­
жения, используют механический экс­
центриковый привод или электрома­
гнитный вибрационный.
Вибрационный привод предбункера
может содержать один или несколько
электромагнитов переменного тока,
устанавливаемых стационарно на эле­
ментах станины линии и взаимодей­
ствующих с предбункером, сообщая
ему вибрационные колебания в гори­
зонтальной или вертикальной пло­
скости.
В одной из таких конструкций
вибрирующего предбункера электро­
магнитный привод выполнен в виде
системы из трех электромагнитов, уста­
новленных по окружности предбун­
кера через 120° (рис. 8). При этом
электромагниты подключены к фазам
сети трехфазного тока в соответствии
с порядком чередования фаз. Такое
подключение электромагнитов позво­
ляет получить сложное колебательно­
круговое движение предбункера, что
значительно улучшает условия дози­
рования ПО.
Преимуществом электромагнитного
вибрационного привода предбункера
является возможность регулирования
амплитуды его колебаний изменением
напряжения питающего тока, что по­
зволяет управлять процессом дозиро­
вания ПО. Включение и выключение
электромагнитного привода предбун­
кера осуществляется по сигналу дат­
чика, установленного в бункере БЗУ
в зоне захвата и контролирующего
оптимальный уровень загрузки ПО.
Предбункер отрегулирован так, что
при отсутствии вибрационных коле­
баний самопроизвольное поступление
ПО в зону захвата затруднено.
Предбункер установлен на упругих
подвесках, и в зависимости от решае­
мой задачи, вида загружаемого ПО,
удобства компоновки в конкретной
роторной САЗ он может устанавли­
ваться как стационарно, так и выпол­
няться вращающимся, при этом ко­
ническое дно также может иметь раз­
личное закрепление на валу ротора.
Возможные варианты конструктивного
исполнения вибрирующего предбун­
кера БЗУ роторной САЗ показаны на
рис. 9,
Все предбункеры снабжаются дат­
чиками уровня засыпки ПО, по сигналу
которых управляются автоматические
транспортные средства, осуществляю­
щие пополнение предбункера роторной
САЗ в процессе работы.
В конструкциях захватных механиз­
мов БЗУ роторных САЗ наиболее
широко применяют захватывающие ор­
ганы, реализующие поштучный или
поштучно-непрерывный захват ПО за
внешнюю поверхность и допускающие
компоновку в многоярусных и много­
поточных системах.
К таким захватывающим органам
относят разнообразные трубчатые ор­
ганы (трубки), совершающие возврат­
но-поступательное прямолинейное дви­
жение, вращающиеся воронки и их
комбинации. Реже используют возвратно-поступательно движущиеся ши­
беры, лопасти. Перспективно исполь­
зование вибрационных дорожек и соз­
дание на их основе роторных вибра­
ционных БЗУ (см. с. 256).
Захватывающие органы в виде возвратно-поступательно
движущихся
трубок применяют для удлиненных
ПО с отношением 2 ^ Ий ^ 4. Трубки
размещают в вертикальных цилиндри­
ческих каналах барабанов и соединяют
при помощи вилок с ползунами ме­
ханического кулачкового привода,
устанавливаемыми в том же барабане.
При плотном шаге между захватываю­
щими трубками ползуны располагают
на внешнем (большем) начальном диа­
метре по отношению к трубкам
(рис. 10, а), причем с одним ползуном
соединяются, как правило, две трубки.
Если шаг между захватывающими
трубками превышает три-четыре их
диаметра, то ползуны привода раз­
мещаются между ними на том же на­
чальном диаметре (рис. 10, б). В этом
случае хвостовик ползуна выполняют
удлиненным и он выходит в бункер
БЗУ, играя роль дополнительного
ворошителя.
Наиболее универсальны, достаточно
технологичны в изготовлении и хорошо
компонуются в захватных механизмах
БЗУ роторных САЗ захватывающие
органы в виде вращающихся воронок.
з
*
Рис. 9- Варианты уста­
новки вибрирующего
предбункера в роторном
БЗУ:
а — стационарно на верти­
кальных упругих подвесках
(предбункер с вращающимся
дном); б — то же (предбун­
кер с неподвижным дном);
в — вращающимся с валом
ротора на горизонтальных
упругих подвесках (предбун­
кер с вращающимся дном);
е — то же (предбункер с не*
подвижным дном); 1 — ко*
ническое дно; 2 — электро­
магнит вибратора; 3, 7 —
упругие подвески; 4 — вал
ротора;
5 — предбункер;
6
подшипниковый
узел
•)
Рис. 10. Варианты компоновки в ро­
торном БЗУ захватывающих орга­
нов в виде возвратно-поступательно
движущихся трубок:
1 — ползун с вилкой; 2 — неподвиж­
ный цилиндрический пазовый кулачок;
3 — стакан; 4 — захватывающая труб­
ка; 5 — бункерное устройство; 6 — ба­
рабан; 7 — хвостовик ползуна; Л 0 —
начальный диаметр расположения тру7 бок;
— начальный диаметр распо­
ложения ползунов
Разнообразие геометрии их приемной
конической части, возможность комби­
нации с трубчатым захватывающим
органом обеспечивают эффективное
применение воронок для захвата ПО
формы тел вращения, различных по
конфигурации и соотношению разме­
ров.
Для симметричных ПО с соотноше­
нием длины к внешнему диаметру
2 ^ 1/й < 3 приемную часть воронки
выполняют в виде одинарного конуса
(рис. И , а). Более длинные ПО с от­
ношением 3 ^ 1!й < 4 и короткие ПО
с отношением 1,5 < 1!й < 2, особенно
со смещенным вдоль продольной оси
центром масс, эффективно захваты­
ваются воронками, приемная часть
которых составлена из двух конусов,
сопряженных между собой (рис. 11, б).
Для равноразмерных ПО с отношением
1,1 ^ 1 / 6 ^ 1,5 геометрическую ось
приемной части воронки, составленной
из двух конусов, выполняют со смеще­
нием относительно оси вращения во­
ронки (рис. 11, в), что улучшает про­
цесс захвата равноразмерных ПО,
снижая вероятность расположения ПО
поперек входного
отверстия
во­
ронки.
В качестве ворошителя часто исполь­
зуют цилиндрический штифт (рис. 11,
а, б), установленный вертикально,
однако такая конструкция ворошителя
может приводить к повреждению ПО
при захвате. Более рациональна кон­
струкция ворошителя в виде цилин­
дрического сегмента (рис. И, в) с на­
клонной торцовой поверхностью в сто­
рону вращения воронки, что предот­
вращает возможность повреждения ПО
при захвате.
Для легкодеформируемых полых ПО
или ПО с легкоповреждающимися по­
крытиями внешней поверхности с от­
ношением 3 < /А* < б, а также для
ПО с асимметрией внешней формы
или положения центра масс наиболее
эффективны воронки с конической
приемной частью, геометрическая ось
которой наклонена к горизонту, а вер­
шина конуса смещена относительно
оси вращения воронки (рис. И , г).
Пересечение наклонного конуса с ци­
линдрической частью воронки обра­
зует скошенный торец, обеспечиваю­
щий ворошение ПО, а крутой угол на­
клона образующей конуса — благо­
приятное условие для захвата удли­
ненных ПО.
Комбинирование вращающейся во­
ронки, имеющей наклонный приемный
конус,
с
неподвижной
трубкой
(рис. 12, а) позволяет захватывать
удлиненные ПО с отношением 1/й > 6,
имеющие к тому же резко выраженную
концевую асимметрию внешней фор­
мы, например торцовый бурт, фланец,
выступы. Эффективный захват подоб­
ных ПО обеспечивают тем, что трубку
устанавливают таким образом, чтобы
ее торец находился на уровне верх­
него среза входного отверстия на­
правляющей цилиндрической части во­
ронки и входной конус трубки сопря­
гался с наивысшей образующей по­
верхности конуса воронки. Тогда со
стороны наинизшей образующей ко1 2
Г
а)
6)
Рис. 11. Захватывающие органы в виде вращающихся воронон с приемными
коническими частями:
а — с прямым одинарным конусом: 1 — штифтовой ворошитель; 2 •— конус; 6 —* с пря*
мым двойным конусом: 1 — штифтовой ворошитель; 2 — нижний конус; 3 —» верхний
конус; в — с прямым эксцентрическим двойным конусом: 1 — сегментный ворошитель;
2 — ось вращения воронки; 3 — геометрическая ось приемной конической части воронки;
4 — приемная коническая часть воронки; е — эксцентриситет; г — с наклонным кону­
сом: / — приемная коническая часть воронки; 2 — геометрическая ось приемной кони­
ческой части; 3 — ось вращения воронки
Рис. 12. Комбинированные захватыва­
ющие органы в виде вращающейся во­
ронки:
а — с неподвижной трубкой: 1 — враща­
ющаяся воронка; 2 — трубка; б — с воз­
вратно-поступательно движущейся труб­
кой: / — вращающаяся воронка; 2 — на­
клонный паз; 3 — движ ущ аяся трубка}
4 — выдающий шток
нуса торец трубки выступает над
срезом входного отверстия воронки.
Это препятствует его перекрытию под­
ходящими ПО, которые свободно запа­
дают в трубку по наивысшей образую­
щей конуса.
Комбинация вращающейся воронки,
имеющей радиальные разновысокие па­
зы на поверхности приемного конуса,
и одноместного трубчатого захваты­
вающего органа (рис. 12, б) позволяет
эффективно захватывать и сцепляю­
щиеся конические ПО.
При загрузке габаритных, массив­
ных ПО вращение воронкам сооб­
щается в процессе транспортного вра­
щения роторной САЗ посредством не­
подвижного центрального зубчатого
1
2
3
**
колеса, по которому обкатываются
зубчатые венцы, выполняемые по ок­
ружности воронок.
Более простой и надежной схемой
при загрузке легких или легкодеформируемых ПО для высокопроизводи­
тельных роторных САЗ является схема
привода, в которой вращение воронкам
сообщается посредством клинового рем­
ня, охватывающего позиции роторной
САЗ и взаимодействующего со шкивами
воронок. Противоположная ветвь рем­
ня может быть закреплена неподвижно
или охватывать приводной шкив, вра­
щаемый посредством специального при­
вода. В последнем случае обеспечи­
вается возможность регулирования
производительности БЗУ путем изме­
нения частоты вращения воронок, а
также возможность независимого вклю­
чения БЗУ при остановленной линии
для предварительного заполнения лот­
ков-накопителей НПУ роторной САЗ,
что необходимо для сборочных линий.
Такая конструкция привода вра­
щения воронок обладает и тем пре­
имуществом, что позволяет отказаться
от индивидуальных предохранитель­
ных устройств для каждой воронки,
предотвращающих поломку элементов
привода и повреждение ПО при за­
клинивании их в захватывающих орга­
нах БЗУ. Роль предохранителя вы­
полняет сам приводной ремень, про­
скальзывающий по поверхности шкива
воронки при ее заклинивании.
Вращающиеся воронки компонуют
в автономные блоки захвата по типовой
конструктивной схеме. На рис. 13
показан блок захвата для удлиненных
ПО с отношением длины к диаметру
больше трех, снабженный воронкой
с наклонным приемным конусом. Во­
ронка / жестко закреплена на трубке
5
Рис. 13. Типовая конструкция блока захвата ротор­
ного БЗУ с вращающейся воронкой
посредством винтов 2, которые за­
крыты предохранительным обтюрато­
ром 3, предотвращающим их само­
произвольное вывертывание в про­
цессе работы и попадание посторонних
частиц (пыли) на мазеудерживающие
кольца 4. Трубка 7 с воронкой уста­
новлена в подшипниках качения 5
в корпусе блока 6. Для удержания
пластичной смазки подшипники за­
щищены мазеудерживающими коль­
цами. На хвостовике трубки установ­
лен на шпонке шкив 5, через который
трубке с воронкой сообщается враща­
тельное движение клиновым ремнем
от привода вращения воронок.
Блоки захвата устанавливают в
диске-блокодержателе ротора. Корпус
блока входит в посадочные гнезда блокодержателя и крепится к его верх­
нему диску посредством двух винтов.
Воронка входит с зазором в отверстие
дна диска-блокодержателя, дно кото­
рого выполнено с индивидуальными
коническими воронками, образующими
с захватывающими органами зону за­
хвата ПО. На диске по его окружности
установлена обечайка бункера БЗУ.
Накопительно-передающее и ориен­
тирующее устройства. Лотки-накопи­
тели выполняют в большинстве кон­
струкций НПУ жесткими непривод­
ными в виде автономных быстросъем­
ных блоков, в которых монтируют,
как правило, и механизм поштучной
выдачи ПО, механизм отказа питания
ПО, а в некоторых случаях и другие
механизмы и исполнительные органы
ОУ и даже захватывающие органы.
В конструкциях роторных САЗ ис­
пользуют механизмы поштучной вы­
дачи ПО трех типов, различающиеся
по виду основного исполнительного
органа — отсекателя и типу его при­
вода: механизмы поштучной выдачи
с индивидуальными пружинно-рычаж­
ными отсекателями, с групповыми и
комбинированными отсекателями.
Пружинно-рычажные
отсекатели
применяют в роторных САЗ произво­
дительностью до 1000 шт/мин для рав­
норазмерных малогабаритных или, на­
оборот, крупногабаритных, тяжелых
ПО, обладающих высокой прочностью.
Групповые гибкие и комбинированные
отсекатели применяют в роторных САЗ
производительностью более 1ОООшт/мин,
Рис. 14. Типовая конструкция пру­
жинно-рычажного отсекателя ротор­
ной САЗ:
/ — неподвижный путевой кулачок; 2 —
ролик отсекателя; 3 — ось вращения от­
секателя; 4 — рычажный отсекатель; 5
лоток-накопитель; 6 — вал ротора; 7 —»
пружина; 8 — блокодержатель
причем для ПО с / ^ 20 мм применяют
гибкие отсекатели, а для ПО с / <С
< 20 мм предпочтительнее комбини­
рованные отсекатели.
Пружинно-рычажные отсекатели вы­
полняют, как правило, качающимися
в горизонтальной плоскости. Они уп­
равляются неподвижными кулачками,
размещаемыми вне роторной САЗ на
станине линии (рис. 14). Срабатывание
отсекателя (закрытие и удержание ПО)
происходит под действием пружин.
В конструкциях пружинных отсекателей применяют цилиндрические
пружины растяжения, сжатия и кру­
чения. Наибольшее распространение
получили пружины растяжения бла­
годаря удобству компоновки и про­
стоте изготовления. Пружины сжатия
обеспечивают хороший доступ к зоне
поштучного отделения ПО с внешней
стороны, однако габариты механизма
увеличиваются и требуется примене­
ние направляющих стержней для пру­
жин.
Рис. 15. Схемы установки груп­
повых гибких отсекателей:
1 — гр уп п овой гибкий о тсе к а те л ь;
2 — р отор н ая С А З ; 3 — оп ор н ы е и
натяж ны е рол ики
Основным недостатком индивидуаль­
ных пружинно-рычажных отсекателей
является ударное закрытие их под
действием пружины, что является при­
чиной значительного шума при работе
роторной САЗ, возможного поврежде­
ния поверхности ПО. Число отсекате­
лей увеличивается с увеличением числа
рабочих позиций САЗ, что для высо­
копроизводительных роторных САЗ с
плотным шагом между рабочими пози­
циями затрудняет техническое обслу­
живание в процессе эксплуатации.
Указанные недостатки полностью
устраняются при использовании груп­
повых гибких отсекателей типа бес­
конечнозамкнутых ремней, шнуров и
пружин в конструкциях механизмов
поштучной выдачи роторных САЗ.
Групповые отсекатели в виде гибких
кольцеобразных элементов просты по
устройству, надежны в работе, бес­
шумны и полностью устраняют воз­
можность повреждения поверхности
ПО.
На рис. 15 показаны возможные
варианты установки группового от­
секателя. Гибкий кольцеобразный эле­
мент охватывает на определенном уча­
стке рабочие позиции роюрной САЗ и,
входя в прорези лотков накопителей
НПУ, осуществляет удержание (от­
сечку) ПО. При выходе ветви гибкого
элемента из прорезей лотков-накопи­
телей ПО освобождается и переме­
щается по каналу лотка. Угол охвата
ротора кольцеобразным элементом, т. е.
требуемая величина участка, а значит,
и время отсечки ПО, регулируются
установочными роликами 3. Схемы
установки группового отсекателя с вну­
тренним охватом ротора (рис. 15, а, б)
наиболее просты и используются для
роторных САЗ консольной компоновки
(с одной опорной плитой). Для ротор­
ных САЗ с двумя опорными плитами
используют схемы установки с внеш­
ним охватом ротора (рис. 15, в, г).
В комбинированных отсекателях гиб­
кий бесконечно-замкнутый элемент ис­
пользуют не для непосредственного
удержания ПО, а для привода пру­
жинно-рычажного отсекателя, качаю­
щегося, как правило, в вертикальной
плоскости. Такая конструкция отсе­
кателя позволяет использовать про­
стой механизм отказа от питания ПО.
Механизм отказа (рис. 16) состоит из
поворотного рычага-защелки 12, вра­
щающейся на оси /У, установленной
в кронштейне 10 на трубчатом лоткенакопителе 1 НПУ роторной САЗ.
Защелка соединена пружиной 13
со штифтом 7 рычажного отсекателя 5,
установленного на оси 6 в кронштей­
не 4 также на лотке-накопителе. От­
секатель управляется гибким элемен­
том 3. входящим в вырез 2 отсекателя.
Выступ 9 отсекателя входит в накопи­
тель и удерживает находящиеся там
ПО. Защелка 12 снабжена роликом
который взаимодействует с элементом
управления соответствующий электро­
магнит срабатывает в момент прохо­
ждения мимо него требуемой рабочей
позиции роторной САЗ и своим толка­
телем воздействует на ролик защелки,
переводя защелку в другое положение
(отказа или восстановления).
Нижние рычажные отсекатели ме­
ханизма поштучной выдачи управ­
ляются гибким элементом 13, а роль
верхних отсекателей выполняет гиб­
кий элемент 10, входящий в пазы лот­
ков-накопителей.
Гибкие элементы
замкнуты и охватывают шкивы 12,
установленные в опорах качения на
станине линии. Это позволяет избежать
проскальзывания гибких элементов в
пазах лотков-накопителей рычажных
отсекателей при вращении ротора.
Выдача ПО происходит в гнезда 15
Нис. 16. Механизм отказа от питания
позиции роторной САЗ с комбиниро­
ванным отсекателем
системы управления механизмом от­
каза.
При нахождении защелки 12 в ниж­
нем положении она своим выступом А
взаимодействует со штифтом 7 и запи­
рает отсекатель — происходит отказ
от питания. При перемещении защелки
в верхнее положение она освобождает
штифт и отсекатель получает возмож­
ность открыться под действием гиб­
кого элемента.
На рис. 17 показана возможная ком­
поновка роторного БЗУ, оснащенного
блоками захвата 11 с вращающимися
воронками, и НПУ, в котором лоткинакопители 16 выполнены также по
блочной компоновке вместе с комбини­
рованным МПВ и механизмом отказа
от питания, рассмотренными выше.
Управление защелкой механизма от­
каза от питания может осуществляться
вручную наладчиком или автоматиче­
ски по команде с пульта управления
линией. Для этого имеется система
управления механизмом отказа, со­
стоящая из импульсного источника
тока и двух стационарно установлен­
ных электромагнитов 5 со специаль­
ными исполнительными органами —
толкателями 4. Электромагниты уста­
новлены в зоне защелки 3 механизма
отказа на станине линии. При подаче
импульса тока по команде с пульта
Рис. 17. Компоновка роторного БЗУ
с НПУ, оснащенным механизмом от­
каза от питания:
1 — вал ротора; 2 — блокодержатель; 3 —•
защелка механизма отказа от питания по­
зиции; 4 — толкатели; 5 — электромагни­
ты; 6 — гибкий элемент привода воронок;
7, 12 — шкивы; 8 — бункер Б З У ; 9 — дно
бункера; 10 — верхний гибкий групповой
отсекатель; 11 — блок захвата; 13 — гиб­
кий групповой элемент для привода ры­
чажных отсекателей; 14 — транспортный
конвейер; 15 — гнезда конвейера; 16 —*
лоток-накопитель Н П У ; 17 — зубчатое ко­
лесо привода вращения роторного Б З У ]
18 — станина
Рис. 18. Схемы гравитационных ориен­
тиров роторных ОУ:
а — с наклонны м л отк ом и ш тиф том для
ор и ен ти р ов ан и я п ол ы х П О : 1 — п рием ник;
2 — ш тиф т; 3 — л о т о к ; б — с ц ентрал ьной
о п о р о й дл я ор и ен ти р ов а н и я ПО с асим м е­
тр и ей центра м асс: / — оп ор а ; 2 — п р ием ­
ник; в — с п роф ильны м траф аретом д л я
ор и ен ти р ов ан и я ПО с асим м етрией вн еш ­
ней ф ормы : 1 — п рием ни к; 2 — траф арет;
г — со ш тиф том и м ехан и ческ им переталки вател ем :
/ — л о то к ;
2 — отсек а тел ь;
3 — п рием ник; 4 — ш тиф т; 5 — п ереталки вател ь
транспортного конвейера 14 линии,
которым они транспортируются или
в технологические роторы линии (если
дополнительной ориентации ПО не
требуется), или в роторное ОУ.
В конструкциях роторных ОУ широ­
ко применяют гравитационные ориентаторы в виде упоров и трафаретов,
основанные на использовании гео­
метрических ключей ориентации и ярко
выраженной асимметрии положения
центра масс ПО (рис. 18). Такие ориентаторы обеспечивают ориентирование
ПО формы тел вращения с отношением
Ий ^ 2. Конструкции ОУ, созданные
на основе гравитационных ориентаторов, хорошо компонуются в роторных
САЗ,‘ обеспечивая минимальный шаг
между рабочими позициями, удобство
обслуживания из-за отсутствия дви­
жущихся элементов привода.
Использование комбинации грави­
тационного ориентатора с механиче­
скими переталкивателями (рис. 19, г)
расширяет область их применения,
позволяя ориентировать ПО с отно­
шением Ий
2 и даже близкие к рав­
норазмерным 1/й^ 1,5. Однако в этих
устройствах имеются движущиеся ис­
полнительные органы и элементы при­
вода.
Наиболее широко применяют ОУ
активного контактного ориентирова­
ния ПО в поворотных цилиндрических
ориентаторах. Ориентатор (рис. 19, а)
применяют для ориентирования ПО
типа стаканов с отношением 2 ^
^ Ий
3 дном вниз. Стакан, идущий
в правильном положении, на штырь 1
не надевается и при повороте ориента­
тора 4 на 90° в положение II прова­
ливается сквозь диаметральный канал
ориентатора в приемник. Стакан, иду­
щий дном вверх, надевается на штырь
и при последующем повороте ориен­
татора еще на 90° выдается в приемник
также дном вниз. Затем ориентатор
возвращается в исходное положение.
Для ориентирования ПО типа ста­
канов дном вверх с отношением Пй ^
^ 1,2 используют ориентатор с по­
движным штоком (рис. 19, б). ПО по­
дается в ориентатор Зу имеющий только
сквозной радиальный канал. Если ста­
кан идет дном вниз, то он опирается
на шток 4, остается в ориентаторе и
после поворота ориентатора на 180°
надевается на шток в требуемом поло­
жении и выносится им на позицию
выдачи. Стакан, идущий дном вверх,
проходит сквозь ориентатор, надевает­
ся сразу на шток, а ориентатор совер­
шает поворот вхолостую.
В ориентаторе, схема которого пред­
ставлена на рис. 19, б, стакан прину­
дительно заталкивается штоком 3 в
ориентатор 2 с подпружиненными губ­
ками 1. Величину хода штока выби­
рают таким образом, чтобы при поло­
жении стакана дном вниз он оставался
в ориентаторе и при повороте ориента­
тора на 180° повторным ходом штока
выталкивался из губок ориентатора и
выдавался в приемник. Если стакан
поступает в ориентатор дном вверх,
то он уже первым ходом штока про­
талкивается через губки ориентатора
и выдается в приемник. Это устройство
пригодно для ПО с отношением 1,5 ^
< Ий < 4.
ПО с асимметрией внешней формы и
отношением 1!й ^ 2 ориентируются в
ориентаторе согласно рис. 19, г. Ори­
ентатор 4 имеет глухое сквозное отвер­
стие. Механизм поштучной выдачи
снабжен тремя отсекателями, нижний
из которых выполняет роль опознаю­
щего щупа. Последовательность ра­
боты механизма при ориентации ПО
тонким концом вниз следующая: от­
секатели /, 2, 3 открываются при
положении / ориентатора, и очередной
ПО подается на позицию отсекателей
2 , 3 ; отсекатели закрываются; отсекатель 1 удерживает столб ПО, отсека­
тели 2 , 3 — ориентируемый ПО; ори­
ентатор поворачивается в положение II
и отсекатель 3 открывается. Если ПО
расположен толстым концом вверх,
то он удерживается отсекателем-щупом 2 и не выдается в ориентатор.
При расположении ПО толстым кон­
цом вниз отсекатель-щуп не удержи­
вает его ввиду небольшого хода и ПО
выпадает в глухое отверстие ориента­
тора. При занятии ориентатором ис­
ходного положения / ПО выдается
в приемник тонким концом вниз. ПО,
задержанный отсекателем-щупом за
утолщенную часть, освобождается при
занятии ориентатором положения III
и выпадает через сквозное отверстие
в ориентаторе в приемник.
При необходимости ориентирования
ПО толстым концом вниз последова­
тельность срабатывания механизмов
ОУ обратная, т. е. после подачи ПО
на позицию отсекателей 2, 3 ориентатор
занимает положение III и открывается
отсекатель 3, а затем ориентатор уста­
навливается в положение II и откры­
ваются оба отсекателя. Далее цикл
повторяется. Кулачковый привод обес­
печивает синхронное срабатывание ис­
полнительных органов ОУ по задан­
ной жесткой циклограмме.
Рис. 19. Схемы поворотных ориентаторов роторных ОУ:
а — со штырем и диаметральным отверстием: 1 —• штырь; 2 —• отсекатель; 8
лотокнакопитель; 4 — ориентатор; 5 — приемник; б — с подвижным штоком: / — отсекатель;
2 — лоток-накопитель; 3 — ориентатор; 4 — подвижный шток; в — с подпружиненными
губками и подвижным штоком: 1 — подпружиненные губки; 2 —* ориентатор; 3 — по­
движной шток; 4 —* предмет обработки; г — с двумя взаимно перпендикулярными отвер­
стиями: / , 3 — отсекатели механизма поштучной выдачи; 2 —> отсекатель-щуп; 4 —•
ориентатор; 5 «*■ предмет обработки
I
Рис. 20. Конструкция поворотного ориентатора с управляемой васлонкой
В более совершенных конструкциях
роторных ОУ с поворотными ориентаторами для ориентирования асимме­
тричных по внешней форме ПО ис­
пользуют конструкцию ориентатора со
сквозным диаметральным отверстием
и управляемой заслонкой (рис. 20).
Заслонка 1 представляет собой цилин­
дрический сегмент, установленный с
возможностью качания на оси 2 , сов­
падающей с осью поворота ориентато­
ра. Заслонка крепится гайкой 3. На
поверхности торца ориентатора раз­
мещены упоры 6, взаимодействующие
с заслонкой таким образом, что в по­
ложении / ориентатора, при котором
его диаметральное отверстие 4 вер­
тикально, заслонка перекрывает вы­
ход отверстия, при повороте ориента­
тора на 180° (положение / / ) заслонка
поворачивается упором и открывает
вертикально установившееся отвер­
стие ориентатора. Такая конструкция
ориентатора по сравнению с ориентатором, имеющим два взаимно перпен­
дикулярных отверстия, обеспечивает
более простую циклограмму работы
роторного ОУ, а значит, и возможность
повышения его производительности.
Повышается и надежность работы ОУ
за счет того, что оба положения ориен­
татора фиксируются на упорах 5.
В ранее же описанной конструкции
(см. рис. 19, г) одно из положений ори­
ентатора является промежуточным, нефиксируемым, что может приводить
к заклиниванию ПО при подаче их
в гнездо ориентатора вследствие пере­
коса последнего.
В этой же конструкции ОУ с поворот­
ным ориентатор ом и заслонкой в ка­
честве отсекателя может быть исполь­
зован бесконечнозамкнутый гибкий
элемент, входящий в пазы лотков-на­
копителей. Для возможности индиви­
дуального регулирования положения
ветви гибкого элемента в пазу каждого
лотка при настройке ориентатора на
корпусе лотка-накопителя установлен
специальный регулировочный меха­
низм (рис. 21).
Механизм состоит из вилки / , уста­
новленной в зоне паза лотка 5. Вилка
может перемещаться перпендикулярно
к оси лотка. Положение вилки регу­
лируется и фиксируется с помощью
гаек 2, к которым вилка поджимается
упругим элементом 3 (пружиной или
резиновой прокладкой). Ветвь гиб­
кого элемента-отсекателя 4 входит
в вырезы вилки и паз в лотке. Пере­
мещением вилки можно регулировать
положение ветви отсекателя в пазу
лотка для каждой позиции роторной
САЗ, обеспечивая надежное удержа­
ние ПО за больший диаметр и пропуск
I'
живающие ориентаторы от самопроиз­
вольного выпадения из барабана и
обеспечивающие их быстросъемность.
Для малогабаритных ПО поворот­
ные ориентаторы компонуют в едином
блоке с лотком-накопителем, отсекателями и другими элементами ОУ, чтобы
свести к минимуму конструктивные
зазоры между ними и повысить надеж­
ность передачи ПО внутри механизмов
ОУ. На рис. 23 показана конструкция
такого комбинированного блока ротор­
ной САЗ для ориентирования ПО типа
колпаков с габаритными размерами
10 < / < 20 мм. В едином блоке объ­
единены лоток-накопитель /, механизм
поштучной выдачи с пружинно-ры­
чажными отсекателями 2, 7, механиз­
мом отказа от питания 5, описанным
выше, поворотным ориентатором 5 и
приемником 4 выдающего устройства.
Рис. 21. Механизм регулирования по­
ложения ветви гибкого отсекателя-щупа в пазу лотка-накопителя
ПО, поступающих меньшим диаметром
вверх.
На рис. 22 показана возможная ком­
поновка роторного ОУ, оснащенного
поворотными ориентаторами с заслон­
кой, и НПУ, состоящим из трубчатых
лотков-накопителей 5, на которых
смонтированы механизмы 9 для ре­
гулирования положения ветви гиб­
кого отсекателя-щупа 4, с БЗУ с вра­
щающимися воронками.
Поскольку поворотные ориентаторы
для ПО, имеющих габаритные размеры
более 20 мм, как правило, выполняют
в виде отдельных механизмов, то
ориентаторы устанавливают в гнезда
барабана вместе с элементами их при­
вода — зубчатыми рейками 2 , нахо­
дящимися в зацеплении с зубчатыми
хвостовиками ориентаторов. Рейки со­
единены с ползунами 1 кулачкового
привода ориентаторов. В барабане
размещены и упоры, фиксирующие
крайние положения ориентаторов, а
также подпружиненные штоки, удер­
Рис. 22. Компоновка роторного ОУ
с поворотными ориентатор ами и гиб­
ким отсекателем-щупом в роторной
САЗ:
/ — ползун
механического
кулачкового
привода ориентаторов; 2 — зубчатая рей­
ка; 3 — поворотный ориентатор; 4 — гиб­
кий
отсекатель-щуп;
5 — лоток-накопи­
тель Н П У ; 6 — блоки захвата Б З У ; 7 —
бункер; 8 — гибкий групповой отсекатель
М П В ; 9 — механизм регулирования поло­
жения ветви отсекателя-щупа; 10 — транс­
портный конвейер
Рис. 23. Типовая конструкция блока накопления и ориентирования ПО с габа­
ритами 10 <С I ^ 20 мм
Упор, фиксирующий крайние положе­
ния ориентатора, выполнен в виде
планки 6, установленной на фрон­
тальной стороне блока. Ориентатор 5
соединяется с зубчато-реечным при­
водом поворота посредством выступа 3.
Подвижные штоки для приема ПО
размещаются непосредственно в гнез­
дах ротора или транспортного цеп­
ного конвейера.
В другой аналогичной конструкции
(рис. 24) подвижный шток 6 размещен
в корпусе 4 блока вместе с конструк­
тивными элементами 5, 7, регулирую­
щими его крайнее верхнее положение
под ориентатором. Здесь механизм
поштучной выдачи выполнен в виде
пружинно-рычажных отсекателей 10,
управляемых путевым кулачком. По­
добная конструкция блока исполь­
зуется для малогабаритных ПО с I ^
< 10 мм.
В обеих конструкциях комбиниро­
ванных блоков ориентатор разделен
на две части, т. е. в блоке установлена
только
собственно ориентирующая
часть ориентатора, а хвостовик с эле­
ментами привода (зубчатой рейкой)
размещен в барабане ротора. Сцепле­
ние ориентирующей части ориентатора
с хвостовиком осуществляется посред­
ством паза, выполненного на хвосто­
вике, и выступа 2, выполненного
на ориентаторе, что обеспечивает не­
обходимую быстр осъемность блока.
Компоновка механизмов НПУ и ОУ
в одном автономном блоке позволяет
производить регулирование механиз­
мов на стороне, вне роторной САЗ,
что улучшает условия ее обслужива­
ния и сокращает время устранения
неисправностей.
Рис. 24. Типовая конструкция блока накопления и ориентирования малогаба­
ритных ПО с / < 10 мм:
1 — лоток-накопитель; 2 — выступ; 3 — направляющая втулка; 4 — корпус блока;
5 — регулировочная упорная
гайка;
6 — шток-поддерживатель;
7 — фиксирующая
ващелка; 8 — приемник 9
ориентатор; 10 —- пружинно-рычажные отсекатели
Выдающее и транспортно-несущее
устройства. В конструкциях ВУ ротор­
ных САЗ чаще используют простые
приемники с базирующими поверх­
ностями для приема ПО захватными
органами транспортных роторов или
направляющие трубки для передачи
ПО в гнезда транспортного конвейера
линии под действием силы тяжести.
На рис. 25 показана конструкция та­
кого ВУ, скомпонованного в единый
автономный блок с захватывающей
воронкой 10> лотком-накопителем 7
и пружинно-рычажными отсекателя­
ми 1.
Блок состоит из корпуса 6, внутри
которого на двух подшипниках 5
закреплен вращающийся лоток-нако­
питель 7. В верхней части лотка рас­
положены зубчатое колесо 8 и ворон­
ка 10. Воронка жестко соединена с лот­
ком винтами 11, а зубчатое колесо
соединено с воронкой подпружинен­
ными шариками 9. В нижней части
корпуса расположены нижний и верх­
ний отсекатели 1 с пружинами 12
и кнопка 4 ручного отказа от питания.
В нижней части приемника 3 уста­
новлен винт 2 для регулирования по­
ложения выдаваемого ПО по высоте.
Передняя стенка приемника вскрыта
для обеспечения захвата ПО клещами
транспортного ротора. Перед подходом
клещей транспортного ротора передняя
стенка приемника закрывается общим
для всех позиций роторной САЗ не­
подвижным охватом, предотвращаю­
щим самопроизвольное выпадение ПО.
При высоких транспортных скоро­
стях (особенно в роторных линиях)
передачу ПО в рабочие органы транс­
портных устройств осуществляют с по­
мощью подвижных штоков (как пра­
вило, при использовании ориентаторов с принудительной передачей ПО
(см. рис. 19, г) или шиберных питате­
лей. Выдачу ПО с помощью шибер­
ных питателей обычно применяют в ро­
торных САЗ с качающимся днищем
(см. с. 296) при загрузке плоских ПО.
В отдельных случаях В У может
выполнять и дополнительные функции.
Так, при использовании в конструк­
циях ОУ поворотного ориентатора со
штырем и сквозным диаметральным
отверстием (см. рис. 19, а) может
происходить выдача неправильно ори-
Рис. 25. Конструкция автономного
блока с захватывающей воронкой, лот­
ком-накопителем, отсекателями и вы­
дающим устройством
ентированных Г10, т. е. поступление
ПО в клещи транспортного ротора
линии дном вверх, а не вниз. Это может
привести к поломке инструмента в тех­
нологическом роторе. Особенно часто
такое нарушение работы ориентатора
наблюдается в производстве при низ­
ком качестве ориентируемых ПО (на­
личие заусенцев, фестонов, смятия
поверхности, осаливания).
Рис. 26. Выдающее устройство ро­
торной САЗ с механизмом съема
неправильно ориентированных ПО:
1 — диск-блокодержатель приемников
выдающего устройства;
2 — предмет
обработки; 3 — приемник; 4 — пово­
ротный ориентатор; 5 — отсекатели
М П В ; 6 — лоток-накопитель; 7 — Б З У ;
8 — зубчатая рейка привода ориента­
тора; 9 — втулка; 10 — подвижной
шток; 11 — рычаг; 12 — кулачковый
привод ориентаторов
а)
6)
Рис. 27. Схема работы механизма съема неправильно ориентированных ПО
ч н
сГН , > 4
\Н
5^
777
н
Ь * 14< \ \ -
"'7" та
- / / ./ .у
б
5-
тф
/
2 ''
ЛЖ И
М
6)
г;
Рис. 28. Типовые схемы транспоргно-несущих устройств роторных САЗ:
1
плита станины; 2 — зубчатое колесо привода САЗ; 3 — подшипниковые узлы; 4 —
функциональны е устройства роторной САЗ (Б З У , Н П У , ОУ, ВУ); 5 — неподвиж ная
стойка или вращ аю щ ийся вал; 6 — вращ ающ ийся или неподвижный стакан; 7 — непо­
движны й стакан; 8 — опорная стойка
Для устранения этого недостатка
В У снабжается специальными меха­
низмами съема неправильно ориенти­
рованных ПО (рис. 26), которые пред­
отвращают возможность поступления
таких ПО в клещи транспортного
ротора линии.
Механизм съема неправильно ори­
ентированных ПО выполнен в виде
втулки 9 со скошенным во внешнюю
сторону торцом А. Втулка установлена
в нижней части приемника 3, в кото­
рый поступают Г10 2 из ориентатора
ОУ. Во втулке 9 соосно приемнику
размещен шток 10, управляемый ры­
чагом 11.
Более подробно конструкция и прин­
цип работы механизма съема показаны
на рис. 27. Рычаг 7, управляющий
работой штока 4, выполнен двуплечим
с осью качания 8. Плечо рычага, взаи­
модействующее со штоком 4, подпру­
жинено пружиной 12, а на другом
плече установлен ролик 9, взаимодей­
ствующий с неподвижным путевым
кулачком 5. Кулачок установлен на
станине 6 линии. Двуплечий рычаг 7
закреплен на стойке 10, размещенной
на диске 11 ротора, в котором установ­
лен блок 1 выдающего устройства.
В момент поступления ПО из при­
емника 13 шток 4 занимает крайнее
верхнее положение под действием пру­
жины 12. При выдаче правильно ори­
ентированного ПО 14 он устанавли­
вается на штоке, опираясь своим
дном, и забирается из приемника кле­
щами 15 транспортного ротора линии
при сопряжении с ним позиций САЗ
(рис. 27, а). Если в приемник выдан
неправильно ориентированный ПО 2,
то он надевается на шток и не заби­
рается клещами (рис. 27, б). При
дальнейшем вращении роторной САЗ
ролик двуплечего рычага наезжает
на неподвижный путевой кулачок и
рычаг поворачивается, преодолевая
усилие пружины, а шток опускается
вниз. Неправильно ориентированный
ПО, надевшийся на шток, скошенным
торцом втулки 3 снимается со штока
и по ее поверхности А удаляется из
роторной САЗ в специальный сборник
(рис. 27, в). Ролик двуплечего рычага
сходит с кулачка и под действием
пружины рычаг и шток возвращаются
в исходное положение. Затем в прием­
ник выдается следующий ПО и цикл
повторяется.
Установка подобных механизмов
съема в ВУ роторных САЗ полностью
ликвидирует возможность выдачи не­
правильно ориентированных ПО.
Конструкции ТНУ в роторных САЗ
выполняют аналогично остовам тех­
нологических роторных машин и линий
[22]. С целью улучшения условий
обслуживания роторных САЗ, обеспе­
чения удобства загрузки ПО в бункер
с помощью автоматических транспорт­
ных средств желательно конструиро­
вать ТНУ в консольном исполнении,
монтируя все элементы САЗ на общей
колонне, устанавливаемой в подшип­
никовых узлах на неподвижной стойке,
закрепленной непосредственно на ста­
нине линии или в специальном ста­
кане, но без дополнительной верхней
плиты (рис. 28, а , б). Если высота
САЗ значительна, то вводят консоль­
ную стойку для придания большей
устойчивости ротору (рис. 28, в). При
невозможности консольного исполне­
ния ТНУ все элементы САЗ монтируют
на вращающемся валу ротора по двух­
опорной схеме, устанавливая подшип­
никовые узлы вала непосредственно
в плитах станины (рис. 28, г) или
специальных стаканах (рис. 28, д).
3. ТИПОВЫЕ КОМПОНОВОЧНЫЕ
РЕШЕНИЯ РОТОРНЫХ САЗ
Роторная
САЗ,
показанная
на
рис. 29, предназначена для ориенти­
рования и подачи полых ПО с флан­
цем на глухом торце. ПО могут ори­
ентироваться глухим торцом вверх
или вниз.
Захватывающие органы БЗУ выпол­
няют в виде возвратно-поступательно
движущихся стержней 2, т. е. в БЗУ
совмещена функция захвата и ориен­
тирования ПО. Для подготовки ПО
к захвату дно 10 бункера 4 и его обе­
чайка 11 образуют кольцевую ориен­
тирующую щель 12. ТНУ роторной
САЗ выполнено в консольном испол­
нении. НПУ выполнено в виде труб­
чатых лотков-накопителей 6 с под­
пружиненными собачками 8. Все эле­
менты САЗ смонтированы на вращаю-
Рис. 29. Роторная САЗ со стержневы­
ми захватывающими органами для по­
дачи полых ПО фланцем вверх (а) или
вниз (б)
щемся валу 17, установленном в под­
шипниковых узлах, размещенных в
неподвижной колонне со стаканом 16.
Роторная САЗ получает вращение
от приводного зубчатого колеса 18.
ПО, находящиеся в бункере 4, ци­
линдрической частью западают в ори­
ентирующую щель, опираясь при этом
на дно и обечайку бункера своим
фланцем. Для лучшего западания ПО
в ориентирующую щель обечайка при­
водится во вращение относительно
позиций ротора от зубчатого колеса 3.
Ползуны 13 перемещаются в пазах
барабана 14 под действием цилиндриче­
ского пазового кулачка У, установлен­
ного в стакане 16. При этом стержни 2
ползунов, перемещаясь вверх, входят
в кольцевую щель 12 и захватывают
ПО, находящиеся в ориентирующей
щели. Продолжая движение вверх,
стержни передают захваченные ПО 9
в трубчатые лотки-накопители, при
этом собачки 8 поворачиваются вокруг
своих осей, выходя из щелей трубча­
тых лотков. Затем ползуны опускаются
и собачки возвращаются в исходное
положение, препятствуя тем самым
выпаданию ПО из трубчатых лотковнакопителей. Таким образом, ПО, под­
нимая друг друга, перемещаются по
трубчатым лоткам-накопителям, а в
случае переполнения лотков выпадают
через их верхний торец 7 снова в бун­
кер БЗУ. Выдача ПО из САЗ произ­
водится через окна 5 трубчатых лот­
ков-накопителей.
Для ориентирования ПО глухим тор­
цом вниз трубчатые лотки-накопители
могут быть выполнены в виде трубок 15,
выходы которых выгнуты к периферии
(рис. 29, б) или к центру ротора.
К недостаткам данной конструкции
роторной САЗ следует отнес