Лекция N 6 ( продолжение примеров применения лотковых ЗУ)

Рассмотрим следующий пример. Внецикловое приемопередающее ЗУ АРЛ.

. Как известно, основное отличие автоматических роторных линий (АРЛ) от других видов технологических систем машин заключается в совмещении во времени обработки заготовки или ПО и их транспортирования вместе с обрабатывающим инструментом на основе разделения приводов рабочего и транспортного движения. Таким образом, в АРЛ используются два типа роторных автоматов,- рабочие и транспортные (которые нужны для передачи заготовок между рабочими роторами).

Представленное на рис.3.13 устройство предназначено для разгрузки транспортного или рабочего (обрабатывающего) роторов с заготовками колпачкового типа и передачи заготовок в внецикловой накопитель. Транспортирование заготовок от ротора к накопителю осуществляется сжатым воздухом по трубчатому лотку на основе использования эжекторного пневмовихревого захвата.

Принятые обозначения: 1 – транспортный ротор; 2,3 – клещевые захваты; 4 – зона всасывания пневмовихревым эжекторным захватом; 5 – пневмовихревой эжекторный захват;

6 – полость подачи сжатого воздуха в захват; 7 – воздушные сопла захвата; 8 – трасса пневмоподачи заготовок (трубчатый лоток); 9 - заготовка в момент всасывания в захват; 10 – положение заготовки при пневмоподаче по лотку (скольжение по спирали вдоль стенок лотка под действием закрученного потока воздуха из сопел); 11,12 – разгружающее устройство и емкость внециклового накопителя.

Обозначения сил, действующих на заготовки: J – сила инерции при сьеме заготовки с опорного штыря; F_n – сила инерции при движении на рабочем (транспортном) роторе; F_тр –сила трения о опорный штырь; R (R_в, R_г) – аэродинамическая сила всасывания пневмовихревым захватом; V_тр – линейная скорость подачи заготовки ротором в зону захвата.

Быстродействие ЗУ в зоне захвата заготовок (поз. 4) определяется силами сопротивления перемещению заготовки со стороны захватных элементов роторов. По базовому варианту (см рис.3.13), из-за наличия трения по штырю необходимое время для захвата воздушным потоком заготовки увеличено (производительность ЗУ составляет не более 120 шт/мин.);

по разработанному варианту (НИР кафедры с участием отраслевого пред-тия), в котором заготовки фиксируют на транспортном роторе с помощью клещевых захватов, при этом в момент входа заготовки в зону захвата механический контакт заготовки с клещами прерывается (управление клещами с помощью жестких упоров). Производительность разработанного варианта ЗУ не менее 240 ¸ 320 штук /мин. Из схемы динамики движения заготовки (см рис.3.13, справа внизу) в зоне захвата видно, что при раскрытии губок клещевого захвата отсутствуют активные составляющие сил трения (нет штыря, к которому прижата заготовка в базовом варианте), в следствие чего пневматический захват заготовок в области разряжения (поз.4) производится более динамично. Подробнее о функционировании

пневмовихревого захвата смотри в разделе – “Пневматические ориентирующие устр-ва” (Лекция N 8). Методика расчета, выбор параметров рассмотренного устройства, а также результаты его промышленной апробации изложены в работе / /.

§ 3 Бункерные загрузочные устройства для штучных заготовок (ПО)

§ 3.1 Характеристика и структурная схема вибробункерных загрузочных устройств (ВЗУ)

ВЗУ допускают бесступенчатое регулирование производительности в широких пределах, не требуют дополнительных блокирующих механизмов для отвода заготовок при переполнении лотков, создают возможность ориентирования в процессе перемещения заготовок, конструктивно просты и надежны в работе.

Как было показано ранее (см Лекцию N 5), перемещение заготовок (ПО) в данных загрузочных устройствах осуществляется за счет сил инерции и трения, возникающих при вибрации лотков. В этой связи к недостаткам ВЗУ можно отнести: сложность наладки (и необходимость подналадок) при эксплуатации; зависимость производительности от коэффициента трения заготовок о дорожку лотка (уменьшение коэффициента трения при загрязнениях лотка, его износе и т.п. уменьшает скорость виброподачи заготовок), а также от количества и массы заготовок, находящихся в бункере; повышенный шум и вибрация при интенсификации режимов; малая эффективность ВЗУ (из-за недостаточной производительности) при подаче заготовок малой массы и (или) размеров (не менее 2 мм).

Не смотря на указанные недостатки, ВЗУ находит широкое примение в промышленности благодаря основному преимуществу,- возможности выборки заготовок (ПО) из навала и выполнения их неоднократного ориентирования в процессе перемещения по лотку.

На рис.3.14 показана типовая структурная схема ВЗУ.

Весь процесс прохождения заготовками трассы ВЗУ с момента их загрузки в чашу условно можно разделить на отдельные временные промежутки T₁,….T_n, в продолжении которых осуществляется цикл подачи, ориентирования или накопления заготовок.

Согласно принятым обозначениям:

T₁ – концентрация заготовок по периферии чаши, их попадание на лоток и начало движения;

Т₂ – первичная ориентация, при котором движущийся поток заготовок систематизируется (становится однорядным с устойчивым положением заготовок);

Т₃,Т₄- вторичное ориентирование и переориентирование (в заданное устойчивое положение);

Т₅ – накопительный участок движения заготовок (требуется в основном для бесперебойного поступления заготовок к устройству поштучной выдачи, а также контроля количества заготовок, отбраковки по дополнительным признакам и др.);

Т₆ – время поштучной выдачи заготовок из ВЗУ.

Общее технологическое время цикла (выдачи) одной заготовки составляет

Так как заготовки выходят непрерывно, одна за другой из ВЗУ, то технологические циклы накладываются друг на друга с временным сдвигом “T_пер”, которое характеризует: либо время действия самого малопроизводительного устройства, либо наиболее длительный технологический переход в операции подачи заготовок в системе ВЗУ. Очевидно, что для повышения производительности ВЗУ, оптимизации его структуры следует прежде всего обратить внимание на совершенство работы устройства, лимитирующего производительность ВЗУ. Зная значение “ T_пер”, легко определить теоретическую производительность ВЗУ:

Фактическая производительность отличается от теоретической наличием поправочных коэффициентов “а_i”, учитывающих ряд внешних факторов и параметры заготовок /, /:

а₁ – учет относительных размеров заготовки;

а₂- степень заполненности чаши ВЗУ заготовками;

а₃ – учет скорости перемещения заготовок, влияющей на надежность процессов захвата и

ориентирования;

а₄, а₅ – учет условий эксплуатации и влияния окружающей среды.

Действительная производительность с учетом поправочных коэффициентов, значения которых установлены на основе опыта эксплуатации /, /:

Формулы 3.1 – 3.2 рассчитаны на применение при наличии в ВЗУ устройств ориентирования и переориентирования заготовок, существенно замедляющих скорость транспортирования.

Если заготовки имеют простую форму и сразу после автоматической выборки из навала образуют на лотке бункера (чаши) поток заготовок в единственно возможном (или заданном) ориентированном положении, технологическая производительность определяется как

Где V_тр – скорость движения заготовок по спиральному лотку; l_заг – длина заготовки “вдоль” лотка (по направлению движения).

Формула 3.3 справедлива для случая однорядного движения плотного потока заготовок по вибролотку чаши (без задержек по причине переориентации и удаления из общего потока).

Следует отметить, что в ВЗУ имеется возможность плавно регулировать (подстраивать) скорость транспортирования заготовок за счет вибропривода (т.е. изменять величину напряжения на обмотке электромагнитной катушки) и таким образом, изменяя амплитуду колебания лотка, минимизировать отклонение фактической скорости вибротранспортирования заготовок от расчетной (в случаях, если заданная наибольшая скорость транспортирования не превосходит 60-процентного значения предельно возможной скорости для выбранного типа вибропривода, см ксерокс 1 к Лекции N 5).

В большинстве случае фактическая производительность ВЗУ (без средств дополнительного переориентирования заготовок) ограничивается 25…40 шт/мин. при условии корректного расчета размеров чаши (см предыдущую лекцию).

§ 3.2 Методика расчета скорости вибротранспортирования заготовок

Как ранее отмечалось, существует несколько видов движения заготовок по виброповерхности, - режимы движения с проскальзыванием и движения с подбрасыванием, а также другие (за границами движения с подбрасыванием, которые не имеют практического применения).

Переход от одного вида движения к другому связан с увеличением амплитуды колебания лотка (соответственно, увеличением скорости движения заготовок) и характеризуется тем, что вертикальная составляющая сил инерции сравняется с силой тяжести заготовки и равнодействующая сил, действующих на лоток со стороны заготовки будет равна нулю.В этот момент заготовка оторвется от лотка и будет некоторое время находиться в микрополете. Критическое ускорение лотка j₀, при котором происходит отрыв заготовки от лотка (начало режима движения заготовок с подбрасыванием), определяется из предыдущего условия в виде:

R = mg – m j_л Sinb = 0 Þ j_л = j₀ = g / Sinb. (3.4)

Критическая амплитуда колебания лотка X₀ в момент отрыва заготовки определяется в виде:

В настоящее время методика расчета ВЗУ, подтвержденная на практике, разработана только для режима движения с подбрасыванием. Практическая ценность этой методики заключается в возможности определения скорости вибротранспортирования заготовок в конкретном ЗУ на границе между вышеуказанными режимами (с проскальзыванием и подбрасыванием);при этом иметь возможность ее регулирования на реальном обьекте (ВЗУ) как в сторону увеличения (не более 20%), так и уменьшения (до нуля).