Механизмы электротехнологических установок. Учебное пособие

пока не выйдет из-под его заднего ребра и под действием противовеса или пружины не вернется в рабочее положение. При повторном прямом ходе поддон упором 3 перемещается еще раз на расстояние l. Таким образом, полное перемещение груза равно удвоенному ходу толкателя.

4. Реже применяют ускоряющие схемы, у которых скорость каретки больше скорости штока (или шатуна) силового элемента. Усилие, развиваемое гидроцилиндром, должно быть во столько раз больше по-

требного усилия F0, во сколько его скорость меньше скорости каретки. Применение таких схем ограничивается случаями, когда F0 срав-

нительно невелико, а время перемещения загрузки нужно сократить (закалочные станки, таскатели). Ускоряющим элементом служит рычаг (кулиса) или реечно-цепная передача с передаточным числом, меньшим единицы.

Аналогичные схемы используются и при электромеханическом приводе.

Усилие Fр , необходимое для перемещения поезда поддонов с загрузкой, определяется формулой

Fр μng,

где – коэффициент трения скольжения пары «поддон с грузом– направляющие». Для пар, выполненных из металла, значения коэффи-

циента даны частично в табл. 1.1; для пары «металлический поддон– карбидкремниевые направляющие» при температуре 500…900 °С

= 0,21…0,37; n – количество поддонов; g – вес поддона с загрузкой.

2.5. МЕХАНИЗМ «ШАГАЮЩЕЙ БАЛКИ»

Принцип работы механизма «шагающей балки» можно представить следующим образом. Длинная футерованная сверху балка 1 (рис. 2.8, а) может перемещаться в вертикальной плоскости в проеме (щели), проходящем по всей длине пода 2 методической печи. С помощью своего механизма балка перемещается плоскопараллельно, описывая замкнутый контур. Крупные штучные грузы или поддоны с мелкими грузами 3 устанавливаются на загрузочном конце щели поперек нее и опираются на ее края. Когда верхняя грань балки выходит из-под лица плоскости пода печи, она подхватывает стоящие на поду

31

грузы, переносит их на расстояние t (шаг загрузки) и, вновь утапливаясь в щель, оставляет грузы на новом месте на щели.

а

б

Рис. 2.8. Схема механизма шагающей балки:

а – с гидравлическим приводом; б – с электромеханическим приводом

Механизм перемещения находится ниже балки и полностью защищен от действия повышенных температур. В этом основное достоинство механизма. Но зазоры между балкой и щелью пода уплотнить невозможно и герметизировать приходится всю ходовую часть механизма, расположенную под печью.

Привод механизма может быть гидравлическим или электромеханическим. В первом случае (рис. 2.8, а) полный ход балки складывается из горизонтальных перемещений с помощью гидроцилиндра 1 ГЦ и вертикальных – с помощью плунжеров 2 ГЦ и 3 ГЦ, поднимающих и опускающих опорные площадки 4, по которым основание балки пере-

32

катывается на роликах 5. Шток гидроцилиндра 1 ГЦ заканчивается пальцем 6, расположенным в вертикальной прорези кронштейна балки 7. Обычно вертикальные и горизонтальные перемещения балки происходят поочередно, так что точки балки описывают замкнутые прямоугольники.

В варианте с электромеханическим приводом балка связана с системой кривошипов O1D1,O2D2 (рис. 2.8, б), один из которых, напри-

мер O1D1, является приводным [2]. При вращении кривошипов все

точки балки описывают окружности радиусом, равным радиусу кривошипов O1D1 O2D2 ... r. Если δ – расстояние от осей шарниров

D1, D2, до верхней грани балки, а b – расстояние от осей кривошипов O1,O2,... до уровня неподвижного пода печи (до горизонтальной плоскости B1B2 на рис. 2.8, б), то нетрудно получить для шага балки зависимость

t 2 r2 (b δ)2 , м.

Точки верхней грани балки, описывающие окружности радиусом r в момент выхода из-под лица пода печи B1B2 , подхватывают детали

(точка С1 на рис. 2.9) и перемещают их на расстояние t по дугам С1A1С2 (рабочий ход); остальная часть описываемой точками грани окружности (дуга С2А2С1) – холостой ход балки. Следовательно, за

цикл движения балки момент на ведущем кривошипе будет существенно изменяться, и при этом не по гармоническому закону.

Текущее положение балки будем характеризовать углом β между кривошипами и горизонталью О1О2... (рис. 2.8, б). Рассмотрим пере-

мещение какой-либо точки верхней грани балки, описывающей окружность относительно точки О (рис. 2.9). Обозначим Gг – вес гру-

за, перемещаемого балкой; Gб – вес самой балки; Gв – вес валов O1, О2..., и найдем зависимость момента Мр на ведущем кривошипе от

угла β. Этот момент складывается из следующих частей: 1)момент веса балки на плече r соs

Mб Gбr cosβ,

33

действующий только в течение рабочего хода.

В уравнениях (2.7) и (2.8) μц – коэффициент трения в шарнирах и цапфах кривошипов; rц – приведенный радиус цапф. Если шарниры D1 и D1 имеют равные радиусы пальцев r1, радиус цапфы О1 равен r2 , а весом вала, сравнительно небольшим, пренебречь, то rц r1 r2.

Рабочий момент

Mр(β) Mб(β) Mг(β) Mтр Mтр(β) .

Эпюра Mр(β) и его составляющих приведена на рис. 2.10. В случа-

ях такого сложного изменения нагрузки за цикл работы механизма двигатель целесообразно выбирать по среднеквадратичному моменту за цикл:

Двигатель должен удовлетворять условиям

Mномiη Mp; Mномiηλ Mmax .

Здесь Mном и λ – номинальный момент и перегрузочная способность

двигателя по моменту; i и – общее передаточное число и КПД передачи; Мmax – максимальный момент нагрузки за цикл.

Из рис. 2.10 видно, что Mmax Mр(βп) , т. е.

Mтр Mтр (Gб Gг Gпр)2.

35

Вес противовесов оптимален, если при нем минимально значение среднеквадратичного за цикл момента при перемещении незагруженной балки (холостой ход). Текущее значение этого момента равно

Mх(β) (Gб Gпр)r cosβ (Gб Gпр)μцrц.

Если пренебречь весом валов из-за их малости, то становятся справедливыми следующие рассуждения. Обозначив g Gпр / Gб

(степень уравновешенности балки), перепишем предыдущее выражение в виде

M х(β) Gб (1 γ)r cosβ (1 γ)μцrц .

Рис. 2.10. Эпюра рабочего момента Mр(β) и его составляющих

Отсюда согласно формуле (2.9)

Величина Mx достигает минимума при минимуме A(γ). Приравни-

вая нулю выражение dd A( ) , находим оптимальное значение γ:

36