книги из ГПНТБ / Ярмолинский, Д. А. Элементы конструкций автоматов линий розлива вин монография

талкивание бутылки, из кассеты (направление выталкивания указано стрелкой).

Привод автомата расположен в нижней его части — в ста­ нине (на рис. 76 он условно поднят).

Механизмы поворота бутылок. Чтобы визуально обнаружить в жидкости посторонние включения, необходимо заставить вклю­ чения перемещаться. Это достигается быстрым переворачива­ нием бутылок с вином на 180° перед световым экраном. При этом включения, имеющие меньшую плотность, чем вино, всплы­ вают, а более тяжелые опускаются.

Переворачивание бутылок вверх дном с последующим выстоемих на время просмотра и возвращение в исходное положе­ ние могут выполняться различными механизмами, используе­ мыми в инспекционных автоматах. При этом бутылки должны быть заключены в специальные кассеты, конструкции которых различны.

В дисковых автоматах (см. рис. 74) партия бутылок, задви­ нутая в кассету-диск 15, периодически поворачивается с по­ мощью цевочной звездочки 21 и цевочного диска 18. Во время поворота кассеты бутылки плотно прижаты одна к другой пру­ жинными зажимами 24. Неподвижный диск 25, который нахо­ дится перед подвижным диском 15, и перила 23 предохраняют бутылки от выпадения. Цевочный диск 18 получает вращение через цепную передачу от звездочки 6, которая приводится в действие с помощью предохранительной муфты 7, сидящей на распределительном валу 4. Последний получает движение от электродвигателя 1 через червячный редуктор 2 и цепную передачу 3.

Механизм поворота бутылок в барабанных инспекционных автоматах описан выше (см. рис. 69 и 75).

В дисковых и барабанных инспекционных автоматах меха­ низмы поворота кассеты устроены таким образом, что при пово­ роте бутылок вверх дном и установке их для просмотра перед световым экраном очередная партия бутылок становится напро­ тив второго окна. Кассета поворачивается на 180°, бутылки, находящиеся внизу, подаются для просмотра, а просмотренные бутылки выводятся из автомата и устанавливаются на кон­ вейер.

Отбракованные бутылки снимаются с конвейера вручную на выходе из автомата.

В конвейерном инспекционном автомате БАЗ (см. рис. 71) просмотр содержимого бутылок в положении вверх дном произ­ водится в процессе непрерывного движения бутылоносителей перед световым экраном.

Бутылоноситель изготовляется из полосы, выгнутой опреде­ ленным образом, и собтоит как бы из двух скоб. Одна из скоб поддерживает бутылку за донышко во время поворота ее на 180°. В верхней части к скобам прикреплены резиновые подуш­

171

ки, на которые бутылка опирается плечиками, находясь в пере­ вернутом положении.

Бутылоносители (см. рис. 76) прикреплены к втулочно-роли­ ковой цепи, которая приводится в движение от электродвига­ теля 7 через червячный редуктор 6 звездочками 4 и 2. На редук­ торе имеется предохранительная кулачковая муфта 3, срабаты­ вающая при перегрузках механизмов автомата.

Во всех описанных автоматах с прерывистым (периодиче­ ским) движением рабочих органов для создания определенного характера и закона движения используются цевочные (звездча­ тые) и кулачковые (с плоскими и пространственными кулачка­ ми) механизмы.

Кратко рассмотрим методику их расчета.

Звездчатые механизмы (детали 18 и 21 на рис. 74) относятся к механизмам с периодическим движением ведомого звена при постоянном передаточном числе в большей части движения. Схе­ ма одного из звездчатых механизмов представлена на рис. 77, а. Ведущее звено 1 вращается с постоянной угловой скоростью <вь сообщая движение ведомому звену 2 лишь в период зацепления цевок с зубьями ведомого звена-—звездочки. После выхода из зацепления последней цевки движение ведомого звена прекра­ щается. При этом положение его фиксируется цилиндрической поверхностью ведущего звена, скользящей по вогнутой поверх­ ности башмака ведомого звена.

Механизм обеспечивает равные периоды движения и покоя, причем в данном случае за один оборот ведущего звена ведомое звено поворачивается на 90°. Каждый период движения ведомого

Рис. 77. Схема звездчатого механизма (а) и построение теоретического профиля зуба звездочки (б)

172

звена начинается при вхождении первой цевки в первый паз звездочки, который профилируется так, чтобы обеспечить посте­ пенное увеличение угловой скорости звездочки от значений а' = 0

до а '= (oi— . При зацеплении второй, третьей и четвертой цевок

Гл

с соответствующими профилями зубьев звездочки передаточное число остается постоянным. При выходе же пятой цевки из по­ следнего паза звездочки угловая скорость последней умень­ шается до нуля, после чего следует период остановки. Постоян­ ство передаточного числа в основной период движения обеспе­ чивается профилированием зубьев звездочки по кривым, эквидистантным эпициклоиде.

Рассмотрим проектирование нормальных профилей зубьев звездочки. Если начальную окружность а цевочного колеса пе­ рекатывать без скольжения по начальной окружности б звез­ дочки (рис. 77,6), то любая точка (например, точка А) окруж­ ности а на плоскости, жестко связанной с окружностью б, опи­ шет эпициклоиду, построить которую можно следующим об­ разом.

Выберем на относительной траектории центра Oi ряд поло­ жений этой точки 1", 2", 3", 4", 5", 6" и т. д.; из этих точек, как из центров, проведем окружности радиусом гь на которых будут расположены последовательные положения точки А. Отметим на окружности б точки 1 ,2 ,3 и т. д. касания с окружностью а. Так как начальные окружности перекатываются без скольжения, то точки касания 1', 2'-, 3' и т. д. на окружности а соответствуют равным дугам на окружности б, т. е. О—V = 0—1\ Г —2'= 1—2;

2 '—3' = 2—3 и т . д.

Положение точки Л3 на эпициклоиде определится пересече­ нием окружности радиуса /у из точки 3" с дугой радиуса 0—3' из точки 3, причем точка 3' и Л3 будут расположены на одина­ ковом расстоянии от центра 0 2. Аналогично находят остальные точки этой и симметричной с ней ветви эпициклоиды. Профиль зуба звездочки определяют как огибающую окружностей ра­ диуса цевки, проведенных из точек эпициклоиды.

Так как точка касания начальных окружностей а и б есть мгновенный центр скоростей в относительном движении этих окружностей, то она является и полюсом зацепления. Центр кривизны эпициклоиды всегда расположен на окружности б.

Пазы для первой и последней цевок могут быть выполнены различного профиля в зависимости от требований к плавности зацепления. Если профиль зуба, с которым встречается первая цевка, выполнить по такой же кривой, как и следующие зубья, то постоянство передаточного числа обеспечивается во все время движения звездочки; однако при этом в начальное мгновение происходит «жесткий» удар.

На рис. 78 штриховыми линиями показаны графики угловых перемещений а и угловых скоростей а' звездочки в функции ф

173

Рис. 78. Графики угла поворота (а ) и угловой скорости (б) движения

звездочки

углов поворота цевочного коле­ са при наличии «жесткого» удара. Передаточное число в этом случае определяется из соотношения

На тех же графиках сплош­ ными линиями изображены а и а" при отсутствии «жестких» ударов,. причем на участках

фо в начале (о—а) и в конце (Ь—с) движения звездочки скорость принята изменяющейся по линейному закону. В этом слу­ чае на участке равномерного движения (а—Ь) передаточное число i \ _ 2 меньше передаточного числа i'{_ 2 :

начала зацепления центр А0 первой цевки в это мгновение дол­ жен располагаться в точке касания окружности а радиуса гь проведенной из центра Ох и эпициклоиды Э первого паза звез­ дочки. Угол ао между линией центров 0 20[ и радиусом 0 20[,

проведенным через основание эпициклоиды, есть угол поворота звездочки в период разгона и соответствует углу ф0 поворота цевочного колеса. Закон движения звездочки в период разгона можно получить следующим образом.

Разделим дугу Л<й4 на несколько равных частей (например, на четыре части) точками А\, А2, А3 и проведем через эти точки дуги окружностей с центром в точке 0 2 до пересечения с эпи­ циклоидой Э. Из точек пересечения А\ А'2 Ай’ и А\ на окружно­

174

с

Рис. 79. Профилирование первого зуба звездочки и определение закона движения в период разгона (а) и звездчатая передача

с двумя периодами движения (б):

углам поворота звездочки в период разгона.

Рассмотрим основные кинематические соотношения звездча­ того механизма для этого случая.

17 5

Угол поворота цевочного колеса в период движения звез­ дочки

ФдВ = 2Фо + (2 — 1)ф<.

где ср( — центральный угол цевочного колеса, соответствующий шагу; 2 — число цевок.

Угол поворота звездочки

а дв = 2ао + у - ( z — 1)ф<-

Передаточное число в период равномерного движения

i" — —

Среднее передаточное число за весь период движения

Отношение времени движения звездочки ко времени ее по­ коя (остановок)

^— ^дв — ___Фда___

/ст 2JX фдв

Основные достоинства звездчатой передачи:

1)возможность равномерного движения ведомого звена на значительной части угла поворота;

2)возможность изменения коэффициента К в широких пре­

делах при различных углах поворота ведомого звена.

В некоторых случаях применяются звездчатые механизмы с двумя и более периодами движения за один оборот цевочного колеса; продолжительность этих периодов движения может быть различной, например, в механизме, показанном на рис. 79, б.

Основные недостатки звездчатых механизмов; 1) интенсив­ ное изнашивание цевок; 2) необходимость высокой точности из­ готовления и монтажа для обеспечения условий нормальной работы.

Во избежание интенсивности изнашивания цевок помимо ис­ пользования износостойких материалов рекомендуется приме­ нять так называемое внецентроидное цевочное зацепление, в котором цевки вынесены за пределы начальной окружности це­ вочного колеса.

Элементы расчета плоских кулачков приведены в гл. VII. Проектирование пространственного кулачкового механизма сравнительно несложно. Приводим пример для цилиндрического

пазового кулака (деталь 19 на рис. 74).

176

жения Во, В1 , В2 и т. д. через равные интервалы времени в пе­ риод движения (рис. 80,6). Проектируя точки Bi на ось х—х, делящую угол ао пополам, получаем точки В'г Проводим через

середину отрезка В3В ' прямую, перпендикулярную оси х—х. На

этой прямой произвольно выбираем центр вращения кулачка Оь из которого проводим окружность среднего радиуса R кулачка.

На плоскость, перпендикулярную оси OiOi вращения кулач­ ка (рис. 80, б), наносим ось у—у, вокруг которой вращается ве­ домое звено. Касательно к окружности среднего радиуса R ку­ лачка опускаем перпендикуляр на ось у—у с основанием перпендикуляра в точке А'о. Сообщая системе обращенное дви-

Рис. 80. Проектирование профиля пространственного барабанного кулака (а, б, в)

177

жение с угловой скоростью со] вокруг оси Оь определяем точки, равноотстоящие одна от другой: А [, А'2, А3’ и т. д., соответст-^

вующие выбранным мгновениям времени. Из точек А\ , А'2 и А проводим касательные к средней окружности кулачка и на этих

в точках В"0, В[, В"2 ........Развертывая средний цилиндр кулачка на плоскость (рис. 80,6), наносим образующие В"0В’0, В\В\

домого звена зависимость углов давления от основных размеров звеньев механизма устанавливается как обычно из плана скоро­ стей (рис. 81).

Составляем векторное уравнение

где vb —вектор скорости точки В на оси цевки (ролика) в неко­ торое произвольное мгновение, когда АВ образует с осью х—х угол a; vBx — вектор скорости точки Вх теоретического профиля

кулачка, которая в данное мгновение совпадает в пространстве с точкой В; vbbx — вектор скорости точки В в относительном движении по теоретическому

профилю кулачка. Учитывая, что vB-i-AB,

Vb x \\x — X и V b b x Ит т ( т т ----

касательная к теоретическо­ му профилю кулачка в дан­ ной точке Вх), строим план скоростей, как показано на рис. 81. Угол давления у за­

вис. 81. Схема определения углов давления в пространственном ку­ лачковом механизме

178

ключей между вектором vB и нормалью пп. Из треугольника ско­ ростей по теореме синусов

tgY0 = t g - ^ .

При проектировании механизмов прерывистого движения

обычно вблизи среднего положения ведомого звена, т. е. вблизи

а=0. При а = 0 имеем tgy = ( —1-j — •

Для наиболее распространенного косинусоидального закона

(w 2)max = ^ t'max ^‘ДВ *

Тогда

tgv = — ^ ----- .

2 !дьОД R

И ЛИ

яЧ

tg Y = г^фдв *

Iто

\ i Г

Для косинусоидального закона ускорения ведомого звена ус­ ловия безопасной работы механизма с точки зрения заклини­ вания приближенно выражаются следующим неравенством:

^гфдв ^ Тдоп

Аналогично могут быть получены условия безопасной ра­ боты при других законах движения.

Мри законе постоянного ускорения и синусоидальном законе ускорения ведомого звена (KVmiX = 2)

^2Ф дВ^ёУдО П

где удоп—допустимый угол давления.

При равномерном движении ведомого звена происходят «жесткие» удары в начальное и конечное мгновение, а макси­

мальный угол давления будет при а = — В этом случае надеж­

ность работы по условиям заклинивания выражается неравенст­ вом, полученным из выражения (53):

Размер / в большинстве случаев при проектировании меха­ низмов бывает задан, поэтому общие размеры механизма опре­ деляются радиусом R кулачка.

Как видно из неравенств (53) и (54), размеры механизма уменьшаются с увеличением угла фдв поворота кулачка в период движения ведомого звена. Это обстоятельство в значительной мере обуславливает применение подобных механизмов в авто­ матах с большим числом рабочих позиций.

Основной недостаток рассмотренных механизмов — значи­ тельный износ роликов-цевок и рабочих поверхностей кулачков, вследствие чего они не находят применения для передачи боль­ ших крутящих моментов.

Кроме описанного механизма с одним пазом можно приме­ нять механизмы с двумя и более пазами на кулачке. В таких механизмах за один оборот кулачка происходят два и более дви­ жений ведомого звена с одинаковыми или различными периода­ ми движения и покоя.

Световые экраны. Визуальный контроль чистоты бутылок и качества налитых в них пищевых жидкостей зависит от навыков оператора, времени просмотра (экспозиции) бутылок и их осве­ щенности. В связи с постоянным ростом производительности линий скорость движения бутылок перед световым экраном уве­ личивается, что приводит к быстрой утомляемости обслуживаю-

180