WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

С учетом принятых вработе допущений, разработаны моделидинамики вибрационного и вращательного движениязахватываемой детали (ЗД) в ПВЗУ,предложенного автором. При величине расстояния между торцом вихревойкамеры (ВК) ПВЗУ и рабочей поверхностью ЗД,большей некоторого критического значения, на ЗД действуютразрежение, приводящее к уменьшениювеличины до значений, когда перекрывается исходящийвихревой поток, и в полости ВК создаетсяизбыточное давление, отталкивающее детальот среза ВК на величину.Затем процесс повторяется.

Рис. 8. Силы действующиена деталь в процессе ее захватыванияПВЗУ

На деталь действуютприведенные к центру масс силы: – тяжести ЗД, –от давления разреженияПВЗУ (рис. 8 а), или избыточного давления (рис. 8 б) наповерхности детали; –сопротивлениявоздуха, при движении детали со скоростью; –сопротивления воздушной подушки, вуменьшающемся зазоре между торцевойповерхностью ПВЗУ и поверхностью детали.Перемещение детали определяется скоростью.

Тогда модель динамикиимеет вид:.

Сила сопротивления воздуха действуетравномерно по нижней и верхней поверхности детали:, где –односторонняя площадь поверхности захватадетали.

Сила представлена в виде кусочно-непрерывнойфункции, где отталкивающаясила, создаетсяизбыточным давлением, когдадеталь перекрывает выходящий из ВКвихревой поток:, где – максимальная величинаотталкивающей силы, – показательстепени. На участке состороны ПВЗУ на ЗД действует подъемнаясила, возникающая засчет давления разрежения.Величина силы на этомучастке определяют по выражению:, где – радиус среднейлинии встречи струи с поверхностьюзахватываемой детали; =3,8–коэффициент конструкции ВК.

Силу вычисляют как:, где – скоростьвзаимногосближения ПВЗУ и ЗД; – функциямассового расхода от координаты : где –размерныекоэффициенты.

,

где – частотнаяхарактеристика колебаний детали; –коэффициент сопротивления воздушногопотока; – коэффициентсопротивления воздушной прослойки междудеталью и срезом ВК. Результаты численного решения данноймодели приведены на рис. 9.

В реальных условияхдеталь наклонена к плоскости среза ВК поднекоторым углом. Кроме того,наблюдается еще и вращательное движение ЗДпод действием вращающегося потокаистекающих струй сжатого воздуха. Изусловия, что расчетный кольцевой зазор,определенный величиной наоси ПВЗУ, соответствует угловому зазору, сидентичным расходом, то этот угол, где ­диаметр захватываемойдетали. Ограничившись первой гармоникойфункции с амплитудой и частотой колебаний в установившемся режиме,установлен закон вибрационного перемещения торца детали внаправленииоси (рис. 9):. Вращение ЗДосуществляется под действием суммарной силы вязкости, действующей на деталь состороны воздушной прослойки, где - коэффициент вязкостного трения; - плотностьвоздуха; - радиус стенки ВК; - радиус границывихревого потока; -средняя толщина воздушной прослойки; - окружная скоростьвращательного движения ЗД. Из уравненияраскручивания ЗД, сучетом начальных условий, получено:, где - угловаяскорость вращения детали;

- предельнаяугловая скорость вращения детали; - постоянная времени; - момент инерции деталиотносительно оси ВК. Таким образом,определены необходимые параметры дляосуществления сборочного процесса подвибрационным воздействием, создаваемымтехнологическим ПВЗУ.

Рис. 9. Закон перемещениядетали при захватывании ПВЗУ

В пятой главе для обеспечения заданной величиныпроизводительности сборочных устройстврассмотрены вопросы синтеза колебательныхсистем в задачах межоперационного одно- имногопоточного транспортирования потоковдеталей, поступающих на сборку.

В линейных ВТУ дляобеспечения асимметричных колебаний,обеспечивающих более высокую скоростьвиброперемещения, предложено использоватьвибропривод новой конструкции.Разработана модель колебательной системыэтого привода, описываемая уравнением Матье с правойчастью, где жесткость упругой подвескиизменяется впределах цикла колебаний. Для этогоупругая подвеска кроме пружинногоэлементажесткости (ПЭЖ) содержит электромагнитныйэлемент жесткости (ЭЭЖ).

В этом случаеуравнение движения, описывающееперемещение рабочего органавибротранспортера будет иметь вид:, где ­ коэффициентдемпфирования; ­ ускорениевынуждающей силы; -демпфирование в колебательной системе; - круговая частотаколебаний вынуждающей силы; - приведенная масса колебательнойсистемы; - амплитудаколебаний вынуждающей силы; - квадрат нелинейной частотысобственных колебаний, которыйопределяется выражением:

где- переменнаясоставляющая жесткости упругой подвескиколебательной системы; -сила, развиваемая электромагнитнымэлементом жесткости (ЭЭЖ), при номинальномтоке, протекающим по егообмотке; - частотасобственных колебаний рассматриваемойколебательной системы без ЭЭЖ; - жесткость упругой подвескипостоянного элемента жесткости (ПЭЖ); - угол сдвига фазыподключения ЭЭЖ.

Рис. 10. Определениепараметров вибрации детали в ПВЗУ

При формированиитакой колебательной системы необходимовыполнить следующие условия. Во-первых,максимальное значение жесткости в данномуравнении, для сохранения дорезонансногорежима, должно удовлетворять неравенству:. С другой стороны,угол ограничен, и долженсоответствовать неравенству:.

Сила,где - сила притяжениямежду намагниченными ферромагнитнымидеталями, которая при малом, по сравнению сплощадью магнитных полюсов,зазоре, определяется как:, Гн/м - магнитная проницаемость воздушногозазора;, -соответственно, значение величины тока иколичество витков в обмотке ЭЭЖ. Посколькуусилие является такжефункцией изменения квадрата величины тока, а ток (случай переменного тока) являетсяфункцией времени, где - номинальнаявеличина тока в обмотке ЭЭЖ. Для введенияизменения жесткости колебательной системыв соответствующий момент времени, а, такжеучитывая, что электромагнит обладает силойпритяжения в любой из полупериодов, дляреализации предлагаемого режима колебанийдостаточно обеспечить однополупериодноевыпрямление питания обмотки ЭЭЖ и сдвиг пофазе на угол относительнофазы питания электромагнитного вибратора:. Тогда жесткость ЭЭЖ всоответствующий момент времени будетравна.

В этом случае параметрколебательной системы, в пределах одногопериода колебаний, будет находиться вразличных состояниях.

Предлагаемый законколебаний смоделирован в среде «Maple».Установлено, что в зависимости отсоотношения жесткостей УЭЖ и ЭЭЖсущественно меняется характер движения РОданной колебательной системы. В диапазонезначений 0,5<<1,73реализуются асимметричные режимыколебаний достаточно близкие к идеальномузакону вибротранспортирования ЛавенделаЭ.Э.

Рис. 11. Всплытие детали навоздушной прослойке: а – механизмвсплытия;

б - эквивалентная расчетнаясхема

Для обеспечениявысокой скоростивибротранспортирования объектовбольшоймассы предлагается управление силамитрения между несущей поверхностью (НП),совершающей гармонические колебания позакону вдоль направлениятранспортирования, и транспортируемымобъектом, путем попеременного создания между НП иобъектом либо разрежения, либо воздушнойпрослойки. При этом максимум скороститранспортирования достигается созданиемвоздушной прослойки в момент, когдатранспортируемый объект, захваченный НПсозданным под ним разрежением, достигнетвместе с НП максимума виброскорости –.

Момент времени захвата НП объекта, массой, определяют из условия, что силатрения. Здесь: –ускорение свободного падения; - площадь опорной поверхноститранспортируемого объекта;, – соответственно:закон изменения величины степениразрежения и коэффициент тренияскольжения между рабочими плоскостямитранспортируемого объекта и несущейповерхности; – соответственно:амплитуда и круговая частота колебаний НП.

Максимальную величинустепени разрежения выбирают из условия:, где – коэффициенттрения покоя между рабочими плоскостямитранспортируемого объекта и несущейповерхности.

Образование воздушнойпрослойки представлен как процесс течениявоздуха через камеру переменного объема с двумятурбулентными дросселями на входе ивыходе. Суммарная площадь этих дросселейравна, соответственно: и. Здесь: – соответственно,количество сопл под опорной поверхностьютранспортируемой детали, и их диаметр; – периметр опорнойповерхноститранспортируемой детали с габаритами. Всплытие объекта,в допущении, что струи воздуха в прослойкенесжимаемы, имеют надкритический характер,а сам процесс изотермический иадиабатический, описывается системойдифференциальных уравнений:

,

где,

,

=287 Дж/кг оК – газоваяпостоянная; =1,4 – коэффициентадиабаты; =0,7..0,8; =1,0 –коэффициенты расхода, соответственно, длявходного и выходного дросселей (рис. 11); =293К; =1,293 кг/м3 - плотностьвоздуха. Вычисления проведены в среде Delphi.Аналогично получена системадифференциальных уравнений длязахватывания детали вакуумом, создаваемомв том же зазоре между деталью и НП:,

где,

.

Таким образом, имеютсявсе необходимые данные для попеременноговключениявоздушной прослойки и разрежения в зазоре «транспортируемым объект –НП».

В установившемся,после всплытия объекта, движении, сначальной скоростью,равнозамедленное движение, описываетсякак:, где =1,808*10-5 кг/м с – коэффициент вязкого трениявоздуха; - средняя толщинавоздушной прослойки; – - соответственно,скорость, масса и площадьрабочей поверхности транспортируемойдетали.

Решение данногоуравнения, при условии, что в начальныймомент времени скорость детали максимальна (), имеет вид:, где.

При заданном значениикоэффициента сниженияскороститранспортирования при движении детали навоздушной прослойке, величина количества периодов колебаний НП,в течение которого осуществляется этодвижение, равна:.Анализ величины показывает, что снижение скоростиперемещения незначительно за достаточнобольшой промежуток времени. Тогда, сбольшой степенью приближения, можносчитать, что средняя скоростьвибротранспортирования составит:, где – количество целыхпериодов колебаний, в пределах которыхосуществляется формирование воздушнойпрослойки.

Согласнопредложенномупринципувибрационного транспортирования путемпопеременного измененияхарактера трения (сухое – жидкое) созданы конструкции типовых шаговых транспортеров,горизонтально-замкнутых конвейеров иповоротных устройств для автоматическойсборки повышенногобыстродействия.

Усовершенствованаконструкциялинейных ВТУ, сэллиптическим законом колебания РО, где, за счет поворота векторадеформации упругих элементов(горизонтальной колебательной системы) вплоскость, перпендикулярную векторувертикальной амплитуды колебаний,увеличенаамплитуда горизонтальныхколебаний, обеспечивающая высокую скорость перемещениядеталей, что особенно важно для НСУ.

Рис. 12. Расчетная схемаструйного разделителя потока деталей сраспределением их через боковые окнатранспортного канала

Для задач разделения(объединения) потоков деталей при ихсортировке, кассетировании, предложен синтезструйных устройств разделения потока деталей(УРПД) на основе одновременноговоздействия разнонаправленных струйсжатого воздуха. При этом сформирована струйнаяколебательная система, описываемаяуравнением:

, где силы: –динамического давления струивоздуха, истекающей из транспортного сопла3 диаметром, –лобового сопротивления, – кулоноватрения, – противодавленияструи воздуха, истекающей из направляющегосопла 5 диаметром надеталь диаметром. высотой имассой в прямоугольномтранспортном канале закрытого типа (рис.12).

Поискрациональных сочетаний рабочих параметров УРПД,обеспечивающих достижение деталью (узлом)точки деления потока с нулевой скоростьювыполнен пооптимизационному алгоритму, в среде«Maple 8». Установлены зависимости времени достижения детальюзаданныхотводныхканалов отдавления питания транспортного и направляющего сопл,геометрических размеров имассы детали, ееаэродинамических характеристик,коэффициента трения деталипо опорной поверхности, расстояния отисходной позиции до отводного окна.

Шестая глава посвящена разработке методик ипроведению экспериментальных исследованийхарактеристик потоков деталей выходящихиз ВБОУ (рис.13, 14). Экспериментальноподтверждена гипотеза о том, что эти потокиявляются потоками Пальма с ограниченнымпоследействием. Показана возможностьуправления (рис. 13) степенью последействия выходного потока иего интенсивностью (производительностью) путем вращения внаправлении транспортирования введенногов донную часть ВБОУ донного активатора (ДА),а также уменьшением, по сравнению соскоростью транспортированиядеталей в ВБОУ, скорости ихвибротранспортирования на выходном лотке ( 1,0) (рис. 14).

Методомхронофотографии (рис. 15) определенавозможность использования полученных численныхмоделей динамики вибрационного свободногосопряжения цилиндрических деталей спредварительным наклоном сопрягаемыхповерхностей.


Рис. 13. Влияние величины скоростивибротранспортирования настепень последействия иинтенсивность выходного потока деталейпри различных значениях относительной скорости

На основемногофакторных экспериментов НСУвибротранспортного (рис 16 а) и волнового(рис 17 б) типов получены и уравнениярегрессии, позволившие выявить значимыефакторы, определяющие максимумпроизводительности и надежностифункционирования подобных устройств,которые и были положены в основутеоретических моделей. Результаты (рис. 17)экспериментального исследования ДСУротационной сборки роликовых подшипниковметодом скоростной видеосъемки,подтвердившие гарантированную свободнуюсборку цилиндрических деталей поддействием гироскопического момента, при ихсовместном вращении вокруг вертикальнойоси (прецессии).

Рис.14. Влияниеотношения и геометрическихразмеров деталей на величину параметров и распределения интервала между ними. : а) – 0,7; б) – 0,583;

в) – 0,5; скорость транспортированияв бункере: 1– 0,085; 2 – 0,07; 3 – 0,05; 4- 0,04 м/с; - скорость транспортирования навыходном лотке

а

б

Рис. 15. Хронофотографиивибрационного сопряжения цилиндрическихдеталей. Длина стержня валика: а – 0,04м; б – 0,025м

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»