МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"

ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ БУНКЕРНО-ОРІЄНТУВАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ

З РАДІАЛЬНИМИ ПАЗАМИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНСТРУКЦІЯ

До лабораторної роботи № 6

з дисципліни „Основи автоматики та автоматизації в галузі”

для студентів базового напряму

6.0902 „Інженерна механіка”

Затверджено

на засіданні кафедри

автоматизації та комплексної

механізації машинобудівної промисловості".

Протокол № 4 від 25.10.2006 р.

Львів - 2007

Вивчення конструкції та дослідження роботи бункерно-орієнтувального пристрою з радіальними пазами: Методичні вказівки та інструкція до лабораторної роботи № 6 з дисципліни “Основи автоматики та автоматизації в галузі" для студентів базового напряму: 6.0902 „Інженерна механіка” /Укл.: В.М. Боровець, В.С. Шенбор, Я.В. Шпак, О.Р. Серкіз. – Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2007. – 12 с.

Укладачі

Боровець В.М., канд. техн. наук, доц., Шенбор В.С., ст. викл., Шпак Я.В., канд. техн. наук, доц., Серкіз О.Р., канд. техн. наук, доц.

Відповідальний за випуск Гаврильченко О.В., канд. техн. наук, доц..

Рецензент Грицай І.Є., зав. каф. ТМБ, д-р. техн. наук, проф.

Вивчення конструкції та дослідження роботи бункерно-орієнтувального пристрою з радіальними пазами

Мета роботи – ознайомити студентів із призначенням, конструкцією та принципом роботи бункерно-орієнтувального пристрою (БОП) з радіальними пазами. Виконати дослідження впливу швидкості обертання та кута нахилу захоплювального органу на продуктивність БОП.

Обладнання, пристосування, інструмент: БОП з радіальними пазами, штангенциркуль, секундомір, деталі (шайби).

1. Короткі теоретичні відомості

Принципову конструктивну схему бункерно-орієнтувального пристрою з радіальними пазами показано на рис. 1, а [1, 4]. Привід БОП через мальтійський механізм 4-5 забезпечує періодичний (пульсуючий) обертовий рух захоплювального органа, а саме – диска 3 з радіальними пазами на його торцевій поверхні. Під час періодичної зупинки механізму паз диска, що в даний момент знаходиться у верхньому положенні, збігається з лотком 1, який закріплений на нерухомому кронштейні 6. Заготовки 5 (рис 1,б), що засипаються у бункер 2 навалом, внаслідок руху захоплювального органа западають в пази диска у нижньому положенні і піднімаються ним вверх. У верхньому положенні, коли пази диска 3 і кронштейна 4 збігаються, заготовки, оскільки диск встановлений під певним кутом до горизонтальної площини, під дією сили тяжіння зісковзують по пазу кронштейна у лоток 1. Для покращання умов зісковзування заготовок робочу поверхню диска 3 виготовляють конічною. Поверхні кронштейна 4 і дна лотка 1 та основа паза диска, що у цей момент знаходиться у верхньому положенні, лежать в одній площині. У разі переповнення лотка заготовки залишаються в пазу диска і переміщаються знову у нижнє його положення. З метою запобігання заклинюванню у місцях переходу заготовок із паза диска по кронштейну у лоток (в разі його переповнення), паз кронштейна з одного боку (у напрямку обертання диска) виконано відкритим. Центральна вісь БОП утворює з вертикаллю кут . Фактична продуктивність бункерно-орієнтувального пристрою з радіальними пазами визначається за формулою

,

де – фактична продуктивність; – теоретична (максимальна) продуктивність; – коефіцієнт заповнення, який визначається за формулою

. (1)

а)

б)

Рис. 1. Бункерно-орієнтувальний пристрій з радіальними пазами: а – принципова кон-структивна схема; б – захоплювальний орган (диск з радіальними пазами – фотографія)

Теоретична (максимальна) продуктивність БОП з радіальними пазами визначається згідно з виразом

, (2)

де – максимальна кількість деталей, що одночасно можуть знаходитися в пазу диска; – кількість пазів на диску, – частота обертання диска.

Коефіцієнт заповнення k та продуктивність БОП залежать від таких параметрів [4]:

• діаметра диска з радіальними пазами (рис. 1, а);

• діаметра кронштейна ;

• довжини паза ;

• глибини паза ;

• кута нахилу паза диска ;

• кута нахилу паза диска до горизонту у верхньому положенні ;

• частоти обертання диска з радіальними пазами .

Під час проектування та виготовлення БОП із радіальними пазами для орієнтації заготовок 5 (рис. 1, б) ( – діаметр заготовки) із конструктивних міркувань рекомендують приймати [4]: кількість пазів диска ; довжину паза ; діаметр кронштейна ; кут нахилу паза ; глибину паза на мм меншу за товщину деталі.

Зміна кута нахилу паза диска до горизонту у верхньому положенні істотно впливає на продуктивність БОП, адже веде до зміни умов западання деталей у пази диска та величини пришвидшення ковзання заготовок. Збільшення кута викликає зростання сили, завдяки якій відбувається зісковзування деталей, але одночасно погіршуються умови западання їх у пази диска. Отже, існує оптимальний кут нахилу паза , що забезпечує максимальну продуктивність, яку можна визначити експериментально [3, 4].

Пришвидшення, з яким заготовка ковзає по пазу диска, залежить від величин і напрямків дії сил тяжіння та тертя і визначається виразом

, (3)

де – пришвидшення сили земного тяжіння, – коефіцієнт тертя заготовки до поверхні диска.

Згідно з позначеннями (рис. 1, а) кут нахилу паза диска до горизонту у верхньому положенні становить , тому

. (4)

Оскільки для цього БОП значення кута є конструктивно заданим і незмінним, то кут залежить тільки від величини кута .

Мінімальний кут нахилу паза до горизонту , за якого деталі починають зісковзувати по лотку, можна визначити із умови рівності нулю значення пришвидшення руху заготовки по пазу диска.

Прирівнявши праву частину виразу (3) до нуля, отримаємо

, (5)

де – кут тертя.

Тоді, відповідно до виразу (4), отримаємо

. (6)

Згідно з [3, 4], рекомендують приймати значення кута .

Із збільшенням частоти обертання захоплювального органа (диска з пазами) продуктивність БОП, відповідно до виразу (2), спочатку зростає, досягає максимуму, а потім починає спадати, оскільки не всі деталі, що знаходяться у пазу, встигають випасти в приймальний лоток за інтервал часу періодичної зупинки пристрою.

Частота обертання захоплювального органу є оптимальною, коли тривалість його зупинки (вистою) та тривалість ковзання заготовки по усій довжині паза диска (у верхньому його положенні) аж до входу у лоток є рівні. У цьому випадку продуктивність досягає свого максимального значення. Якщо частота обертання захоплювального органа перевищує оптимальну, тобто , то продуктивність БОП починає зменшуватися, так як не всі заготовки встигають зісковзнути у лоток. У разі зменшення частоти обертання диска, тобто , продуктивність згідно з виразом (2) також зменшується.

Частоту обертання n захоплювального органа БОП можна визначити за виразом

, (7)

де Т – тривалість періодичного руху (повороту) захоплювального органа (диска з радіальними пазами) на один паз, z – кількість пазів.

Своєю чергою

,

де t_в– тривалість вистою диска; t_p – тривалість руху диска.

Для випадку, коли у приводі використовують мальтійський механізм [2]:

та . (8)

Тривалість ковзання заготовки від крайнього верхнього її положення в пазу диска до входу у приймальний лоток визначається за виразом

.

Для випадку вибору оптимальної частоти обертання диска ( ):

. (9)

Підставивши значення для Т із формули (8) та врахувавши вирази (9) і (3) у формулі (7), оптимальне значення частоти обертання захоплювального органа можна розрахувати за таким виразом:

. (10)