Совершенствование роторного бункерного загрузочного устройства с вращающейся воронкой для тонких стержневых предметов обработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Ионов, Антон Олегович

• Ионов, Антон Олегович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ионов, Антон Олегович

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ФОРМУЛИРОВАНИЕ ЦЕЛИ

И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Роторные системы автоматической загрузки штучных предметов обработки в автоматические роторные линии

1.2. Пути совершенствования бункерных загрузочных устройств

с вращающимися воронками для стержневых предметов обработки

1.3. Модели производительности бункерных загрузочных устройств,

цель и задачи диссертационного исследования

Выводы по главе 1

2. АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ОЦЕНКА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РОТОРНОГО БУНКЕРНОГО ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА

С ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ВОРОНКОЙ

2.1. Разработка усовершенствованной конструкции роторного БЗУ и формирование конструктивных ограничений

на его геометрические параметры

2.2. Аналитическая модель фактической производительности

роторного бункерного загрузочного устройства

2.3. Компьютерное моделирование и оценка фактической производительности роторного бункерного загрузочного устройства

Выводы по главе 2

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РОТОРНОГО БУНКЕРНОГО ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА С ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ВОРОНКОЙ

3.1. Экспериментальный стенд и методика проведения экспериментов

3.2. Результаты экспериментальных исследований

3.3. Регрессионные модели производительности роторного БЗУ

для стержневых предметов обработки

Выводы по главе 3

4. ИНЖЕНЕРНАЯ МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ БУНКЕРНОГО ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ РОТОРНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ

4.1. Концепция проектирования роторных САЗ

и общие положения методики проектирования БЗУ

4.2. Параметрический синтез конфигурации

и геометрических параметров вращающейся воронки БЗУ

4.3. Параметрический синтез БЗУ, обеспечивающий

производительность роторной САЗ и эффективность системы

4.4. Конструирование захватного и бункерного механизмов БЗУ

Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование роторного бункерного загрузочного устройства с вращающейся воронкой для тонких стержневых предметов обработки»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Модернизация отечественной промышленности напрямую связана с решением задач комплексной автоматизацией производства на основе общих принципов, единой методологии и типовых технических средств автоматизации [2, 23, 24].

В массовых производствах некоторых видов машино- и приборостроительной продукции, таких как патроны стрелкового оружия, охотничьего и малокалиберного спортивного оружия, строительно-монтажных патронов, элементов роликовых цепей, игольчатых подшипников качения, инъекционных игл, основой комплексной автоматизации стало создание технологических систем на базе роторных машин (РМ), автоматических роторных и ро-торно-конвейерных линий (АРЛ/АРКЛ) [40, 44, 45, 55, 60, 79, 86, 90].

Известно, что РМ и АРЛ/АРКЛ наиболее эффективны для изготовления штучной продукции, элементы которой (исходные заготовки, детали и т.п., объединяемые общим термином - предметы обработки), относятся к осесимметричным объемным деталям-телам вращения классов 71-72 по классификатору ЕСКД [39, 72].

Для загрузки штучных предметов обработки в РМ, АРЛ/АРКЛ с производительностью от 200 до 1200 шт./мин используют многопозиционные роторные САЗ, которые построены по принципу роторных технологических машин, т.е. производят захват, накопление, ориентирование и выдачу предметов обработки в процессе непрерывного транспортного вращения своих функциональных устройств совместно с загружаемыми предметами. Роторные САЗ обеспечивает надежную синхронную передачу предметов обработки в транспортные органы РМ, АРЛ/АРКЛ при окружных скоростях до 0,5 м/с и шаге рабочих позиций технологических роторов до 0,3 м [4, 5, 65].

Одним из основных функциональных устройств роторной САЗ, обеспечивающим поштучное извлечение (захват) из навала, приведение в упоря-

доченное положение и выдачу предметов обработки в последующие устройства, является бункерное загрузочное устройство (БЗУ).

Предметы обработки массой до 0,1 кг и максимальным габаритным размером до 0,1 м хорошо захватываются вращающимися воронками. Конструкции БЗУ с подобными захватывающими органами имеют высокую производительность, просты по конструкции и кинематике привода воронок, а также обладают универсальностью, что обеспечивает создание на их основе эффективных типовых конструкций роторных САЗ [56, 61 - 64].

Однако при загрузке тонких стержневых предметов обработки с отношением габаритных размеров 1/с1> 6 (/ - длина, б/ - наружный диаметр предмета обработки) и наружным диаметром с1 < 10 мм производительность одной рабочей позиции БЗУ с вращающейся воронкой значительно снижается. Кроме того, возрастает вероятность заклинивания тонких стержневых предметов обработки между внешней поверхностью вращающейся воронки и внутренней поверхностью обечайки бункера роторного БЗУ.

Поэтому на стадии проектирования для обеспечения заданной производительности роторной САЗ требуется увеличение числа рабочих позиций, что приводит к недопустимому увеличению габаритных размеров системы в поперечном сечении.

В связи с вышеизложенным поиск путей совершенствования роторного БЗУ с вращающимися воронками для загрузки тонких стержневых предметов обработки, обеспечивающих создание эффективных конструкций роторных САЗ, является актуальной задачей.

Работа выполнялась в рамках единых госбюджетных НИР № 26-06 «Оценка надежности технологического оборудования и средств автоматизации» и № 34-10 «Совершенствование технологического оборудования с целью повышения его производительности и надежности».

Цель работы. Обоснование конструкции и рациональных параметров роторного БЗУ с вращающимися воронками для загрузки тонких стержневых

предметов обработки, обеспечивающее создание эффективных роторных САЗ заданной производительности с допустимыми габаритными размерами.

Объект исследования. Роторное БЗУ с вращающимися воронками усовершенствованной конфигурации, рассматриваемое в процессе его функционирования как совокупность процессов захвата и выдачи тонких стержневых предметов обработки.

Предмет исследования. Взаимосвязанное влияние параметров загружаемых тонких стержневых предметов обработки (геометрических размеров и коэффициента трения скольжения), геометрии приемной части и угловой скорости воронки, конструктивных параметров и угловой скорости роторного БЗУ на его фактическую производительность.

Метод исследования, принятый в работе, заключается в сочетании теоретических и экспериментальных исследований процессов захвата и выдачи предметов обработки с использованием математических и натурных моделей. Для построения аналитической модели фактической производительности роторного БЗУ с вращающимися воронками использовались методы аналитической пространственной геометрии, теоретической механики [19] и теории вероятностей [22]. При постановке экспериментальных исследований и обработке экспериментальных данных использовались методы теории планирования эксперимента и математической статистики [84, 85].

Общетеоретическую базу исследований составили фундаментальные научные труды И.И. Артоболевского [6], С.И. Артоболевского [7], Г.А. Шаумяна [93] по теории механизмов и производительности технологических машин-автоматов; Л. И. Волчкевича [2, 23, 24] по основам автоматизации дискретных производств, Л.Н.Кошкина [44, 45] и H.A. Клусова [40, 41] по теории и практике комплексной автоматизации производств на основе РМ, АРЛ/АРКЛ, а -также работы В.П.Боброва [21], Н.И. Камышного [38], А.Н. Малова [46], М.В. Медвидя [47], В.Ф. Прейса [1, 76, 77], В.В. Прейса [5559, 61-65, 67-71, 73-75], А.Н.Рабиновича [78], H.A. Усенко [49, 88, 89],

Б.И. Черпакова [92], Н.И. Шерешевского [94, 95] и ряда зарубежных ученых [96-99] в области теории, расчета и проектирования механических БЗУ.

Достоверность научных положений и выводов диссертационной работы обеспечивается полнотой учета факторов, влияющих на фактическую производительность роторного БЗУ с вращающимися воронками, корректностью использования общепринятых математических методов и компьютерного моделирования, качественным и количественным сопоставлением результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований, а также с результатами исследований роторных БЗУ, полученными другими авторами.

Автор защищает:

1. Технические решения и совокупность конструктивных ограничений на рациональные геометрические параметры приемной части вращающейся воронки усовершенствованной конфигурации и бункера БЗУ в зоне захвата, обеспечивающие интенсификацию процесса захвата тонких стержневых осе-симметричных предметов обработки формы тел вращения.

2. Аналитическую модель фактической производительности роторного БЗУ с вращающейся воронкой усовершенствованной конфигурации, учитывающую вероятностный характер процесса захвата предметов обработки, взаимосвязанное влияние параметров предмета обработки, конструктивных параметров, угловых скоростей воронки и роторного БЗУ.

3. Результаты компьютерного моделирования и экспериментальных исследований фактической производительности роторного БЗУ с вращающейся воронкой усовершенствованной конфигурации.

4. Инженерную методику проектирования роторной САЗ заданной производительности с допустимыми габаритными размерами, имеющей в своей структуре роторное БЗУ с вращающимися воронками усовершенствованной конфигурации, базирующуюся на результатах теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна. Формализована взаимосвязь между параметрами, характеризующими предмет обработки (размерами и коэффициентом трения скольжения), и геометрическими параметрами приемной части воронки усовершенствованной конфигурации, а также выявлено влияние этих параметров и угловых скоростей воронки и роторного БЗУ на его производительность.

Научная новизна работы представлена следующими результатами:

1. Разработаны новые технические решения и сформированы конструктивные ограничения на геометрические параметры приемной части воронки усовершенствованной конфигурации и бункера БЗУ в зоне захвата для тонких стержневых осесимметричных предметов обработки формы тел вращения в зависимости от их геометрических размеров и коэффициента трения скольжения предметов обработки о направляющие поверхности БЗУ, обеспечивающие интенсификацию процесса захвата предметов обработки.

2. Уточнены закономерности взаимного влияния угловых скоростей воронки и роторного БЗУ на его фактическую производительность при загрузке тонких стержневых осесимметричных предметов обработки формы тел вращения во взаимосвязи с параметрами, характеризующими предмет обработки (геометрические размеры и коэффициент трения скольжения), и конструктивными параметрами БЗУ на основе разработанной аналитической модели его фактической производительности, обеспечившей получение корректных результатов при моделировании и расчете производительности.

3. Обоснованы области рациональных конструктивных параметров роторного БЗУ с вращающейся воронкой усовершенствованной конфигурации на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований его фактической производительности, обеспечивающие создание эффективной роторной САЗ заданной производительности с допустимыми габаритными размерами при загрузке тонких стержневых осесимметричных предметов обработки формы тел вращения.

Практическая ценность. Обоснованы конструкции и рациональные геометрические параметры вращающейся воронки с приемной частью усовершенствованной конфигурации и бункера роторного БЗУ, обеспечивающие достаточно высокую фактическую производительность (не менее 70 шт./мин) одной рабочей позиции БЗУ при захвате топких стержневых предметов обработки с отношением габаритных размеров 1/с1 > 6, наружным диаметром ¿/<10 мм, массой до 0,1 кг и коэффициентом трения до 0,45. Это позволяет создавать эффективные роторные САЗ заданной производительности в допустимых габаритных размерах. Новизна разработанных технических решений подтверждена двумя патентами РФ на полезные модели [51, 52].

Разработана инженерная методика проектирования роторной САЗ на заданную производительность, имеющей в своей структуре БЗУ с вращающимися воронками усовершенствованной конфигурации для загрузки тонких стержневых предметов обработки, реализованная в виде пакета прикладных программ.

Реализация результатов работы. Конструкции вращающейся воронки усовершенствованной конфигурации и бункера роторного БЗУ в зоне захвата, математические модели, результаты теоретических и экспериментальных исследований производительности роторного БЗУ, инженерная методика проектирования роторной САЗ переданы для практической реализации на ОАО «Тульский патронный завод» и филиал ОАО «КБП» - «ЦКИБ СОО» (г. Тула), а также используются в учебном процессе на кафедрах Политехнического института Тульского государственного университета.

Апробация работы. Основные научные положения диссертации, результаты разработок, теоретических и экспериментальных исследований докладывались на международных научно-технических конференциях (МНТК): ежегодной очно-заочной МНТК «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (г. Тула, ТулГУ, 2010-2011 гг.), IX электронной МНТК «Технологическая системотехника» (г.Тула, ТулГУ, 2010 г.), XV МНТК «Автоматизация: про-

блемы, идеи, решения (АПИР-16)» (г. Севастополь, СевНТУ, 2011 г.), XVIII МНТК «Машиностроение и техносфера XXI века» (г. Севастополь, ДонНТУ, 2011 г.).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 11 научных работ (из них 3 - без соавторов), в том числе 4 статьи - в ведущих рецензируемых научных изданиях, входящих в Перечень ВАК РФ; получено два патента РФ на полезные модели. Общий объем публикаций 3,4 п. л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и общих выводов, списка литературы из 100 наименований и приложения. Общий объем работы составляет 140 страниц, в том числе, 123 страницы основного текста, включающего 40 рисунков и 11 таблиц. Объем приложения 17 страниц. В приложении приведены распечатки программ, результаты экспериментов, копии патентов и актов реализации результатов работы.

1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ФОРМУЛИРОВАНИЕ ЦЕЛИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Роторные системы автомагической загрузки штучных предметов обработки в автоматические роторные линии

Создание технологических систем на базе роторных машин (РМ), автоматических роторных и роторно-конвейерных линий (АРЛ/АРКЛ) стало эффективным направлением комплексной автоматизации массовых производств различных штучных изделий: патронов стрелкового оружия и строительно-монтажных патронов, элементов приводных роликовых цепей, подшипников качения, сильфонов, электролитических конденсаторов, деталей сельскохозяйственной и автотракторной 'техники, инъекционных игл однократного применения и других подобных изделий, начиная со второй половины прошлого века [3, 40, 41, 55, 60, 72, 79, 86, 90, 100].

Основоположником этого направления комплексной автоматизации массовых производств в нашей стране являлся Герой социалистического труда, лауреат Ленинской и Государственных премий СССР, заслуженный изобретатель СССР, заслуженный деятель науки и техники РСФСР, академик АН СССР, доктор технических наук, профессор Л.Н. Кошкин [44, 45].

К началу 90-х годов прошлого века в различных отраслях промышленности СССР эксплуатировалось несколько тысяч АРЛ/АРКЛ для обработки металлов давлением и резанием, термохимической обработки, сборки и упаковки штучной продукции, изготовления деталей из пластмасс методами прессования и литья под давлением и других 'технологических операций. Производительность линий составляла от 50 до 1000 шт./мин.

РМ и АРЛ/АРКЛ нашли широкое распространение в пищевой, химической и фармацевтической промышленности для прессования таблеток, брикетов и другой продукции из сыпучих материалов; расфасовки и укупорки сыну-

чих материалов, пищевых и технических жидкостей в различную тару (стеклянные и пластиковые бутылки или металлические банки). РМ и АР Л применяют для изготовления пластиковых бутылок методом раздува и сборки металлических банок. Производительность РМ и АРЛ/АРКЛ составляет от 200 до 1000 шт./мин в зависимости от вида и технологических параметров операции, характеристик фасуемых материалов, объема и вида тары [66].

В машино- и приборостроении применение АРЛ/АРКЛ наиболее эффективно в массовых производствах штучной продукции, которую можно отнести к классу осесимметричных объемных деталей-тел вращения (классы 71 - 72 по классификатору ЕСКД) [39, 62].

Автоматическая загрузка штучных предметов обработки в технологические машины и линии осуществляется системами автоматической загрузки (САЗ). На рис. 1.1 представлена иерархическая модель структуры САЗ, которая включает четыре уровня систем различного ранга [4, 50, 61, 63].

СИСТЕМА

О

САЗ

УСТРОЙСТВА

МЕХАНИЗМЫ

=>

/47

ЗМ

И С П О.Л И И Т ЕЛ Ь Н Ы Е ОРГАН 1,1

АЗ

АЬ

г-

I

_ -.1

А Ш В ш г 00 о во 1 г 1" ш

[2

01

[1

Па съ 02а Щ

00 Пр Ж Пр

Рис. 1.1. Иерархическая модель структуры системы автоматической загрузки

На первом уровне САЗ определяется, как система нулевого ранга, обеспечивающая автоматическую регламентированную подачу предметов обработки в технологические машины и линии в требуемом ориентированном положении с заданной производительностью.

На втором уровне иерархической модели структуры определены функциональные устройства САЗ:

А - бункерное загрузочное устройство (БЗУ), обеспечивающее извлечение (захват) из навала, приведение в упорядоченное положение и выдачу предметов обработки в последующие устройства;

В - накопительно-передающее устройство (НПУ), обеспечивающее накопление систематизированных предметов обработки и их поштучную передачу в последующие устройства;

С - ориентирующее устройство (ОУ), осуществляющее приведение упорядоченных предметов обработки в однозначное заданное положение и передачу их в таком положении в последующие устройства;

О - выдающее устройство (ВУ), обеспечивающее выдачу ориентированных предметов обработки из САЗ в транспортное устройство машины или линии в соответствии с темпом ее работы;

Е - транспортно-несущее устройство ("ГПУ], обеспечивающее структурную, кинематическую и функциональную взаимосвязь всех устройств САЗ и технологической машины.

На третьем уровне модели рассмотрены функциональные и управляющие механизмы, входящие в состав функциональных устройств САЗ. Функциональные механизмы (ФМ) предназначены для выполнения основных рабочих функций (операций) над предметами обработки, а управляющие механизмы (УМ) обеспечивают синхронизацию работы всех ФМ в соответствии с циклограммой работы САЗ, реагирование ФМ на внешние управляющие сигналы и т.п.

Функциональные механизмы БЗУ, определяющие технологические возможности и области применения САЗ:

А1 - бункерный механизм (БМ), обеспечивающий хранение запаса неориентированных предметов обработки и их дозированную подачу в зону захвата к захватывающему механизму;

А2 - захватывающий механизм (ЗМ), обеспечивающий поштучное извлечение предметов обработки из навала и их систематизацию.

На четвертом уровне модели определены системы третьего ранга - исполнительные органы (ИО) и элементы их привода (Пр), входящие в состав ФМ и УМ. Исполнительные органы непосредственно выполняют заданную рабочую операцию над предметом обработки, а элементы привода сообщают исполнительному органу необходимые кинематические движения и передают рабочую энергию.

В соответствии с классификацией технологических машин по соотношению технологической и транспортной функций, предложенный академиком Л.Н. Кошкиным [44], различают стационарные и роторные САЗ.

В стационарной САЗ бункерное загрузочное, накопительно-передающее, ориентирующее и выдающее устройства размещены на неподвижном (стационарном) транспортно-несущем устройстве. Процессы захвата, накопления, ориентирования и выдачи предметов обработки происходят при стационарном положении всех функциональных устройств САЗ по отношению к непрерывно движущемуся транспортному устройству технологической машины. Например, в АРЛ/АРКЛ - это вращающийся транспортный ротор, вследствие чего производительность стационарной САЗ при загрузке предметов обработки в АРЛ/АРКЛ ограничена динамическими условиями передачи предметов обработки стационарным питателем во вращающийся транспортный ротор линии [56,61,64, 65].

В роторной САЗ бункерное загрузочное, накопительно-передающее, ориентирующее и выдающее устройства размещены на вращающемся вертикальном транспортно-несущем устройстве (роторе). Процессы захвата, накопления, ориентирования и выдачи предметов обработки происходят при непрерывном транспортном вращении указанных функциональных устройств совместно с загружаемыми предметами обработки, т.е. роторные САЗ по принципу построения являются технологическими роторными машинами.

При загрузке предметов обработки с асимметрией формы или положения центра масс вдоль продольной оси симметрии функциональные механизмы ОУ можно компоновать в том же роторе, что и механизмы БЗУ и НПУ (на одном ТНУ), или во втором роторе вместе с механизмами ВУ для выдачи предметов обработки в транспортное устройство линии. В этом случае передача предметов обработки между роторами САЗ осуществляется посредством специального транспортного цепного конвейера [5, 61, 64].

Очевидно, что при загрузке цилиндрических предметов обработки, не имеющих продольной или поперечной асимметрии внешней формы (частный случай осесимметричных предметов обработки формы тел вращения) в САЗ должны присутствовать, как минимум, три основных устройства: бункерное загрузочное - БЗУ, накопительно-передающее - НПУ и выдающее - ВУ.

В роторных САЗ широко применяют БЗУ с захватывающими органами в виде вращающихся воронок, которые обладают широкой универсальностью, высокой производительностью, структурной и кинематической простотой, а также удобством обслуживания и ремонта [61, 68, 71]. Это позволяет создавать эффективные роторные САЗ, обеспечивающие требуемую производительность в рациональных габаритах системы.

На рис. 1.2 представлена типовая схема роторной САЗ однороторной компоновки для загрузки цилиндрических предметов обработки.

БЗУ содержит цилиндрический бункер, образованный обечайкой 2 и коническим дном 3 (рис. 1.2, а). В бункере БЗУ равномерно по окружности с

начальным диаметром Д) = на периферии размещены с шагом к вращающиеся воронки 1 для поштучного захвата предметов обработки 4, находящихся в бункере. Соосно вращающимся воронкам 1 установлены трубчатые накопители 5 НПУ с механизмами поштучной выдачи 6, а ниже - шиберные питатели 8 ВУ. Все элементы функциональных устройств роторной САЗ смонтированы на ТНУ 10, вертикальный вал которого установлен в опорах качения 9 на станине линии.

К приводу

^ 9 8

7///////////////////Х0 °\//////////////////////////////\

^шашдмш У//////У/Ш

и

Рис. 1.2. Типовая схема роторной СЛЗ однороторной компоновки: а - продольный разрез; б - вид сверху

При вращении роторной САЗ предметы обработки попадают с конического дна в приемные части вращающихся воронок БЗУ. Предметы обработки, захваченные вращающимися воронками, поступают в накопители, откуда механизмами поштучной выдачи направляются к шиберным питателям, осуществляющим выдачу предметов обработки из роторной САЗ во вращающийся транспортный ротор 7.

Цикловая производительность роторной САЗ и БЗУ, как технологических машин роторного типа, определяется известными выражениями [41, 45]

П =60-^-- = 30^50 =пр и [шт./мин], (1.1)

к к И

где ГЗ - угловая скорость роторной САЗ (БЗУ), рад./с; = 0,5/30 - соответственно начальные радиус и диаметр САЗ (БЗУ); к - шаг захватывающих органов БЗУ на рабочих позициях САЗ, м (см. рис. 1.2); и - число рабочих позиций роторной САЗ, равное числу захватывающих органов (вращающихся воронок) БЗУ; Пр - число оборотов в минуту роторной САЗ (БЗУ).

Условие компоновки БЗУ в роторной САЗ

ПфБЗУ«>Пц, (1.2)

где ПфБЗу - производительность одной позиции роторного БЗУ (одной вращающейся воронки).

Тогда число вращающихся воронок роторного БЗУ, обеспечивающих требуемую производительность и определяющих габариты роторной САЗ в поперечном сечении, в соответствии с выражениями (1.1) - (1.2) должно удовлетворять неравенству

™ £>о А11Фбзу

Таким образом, чем выше производительность одной вращающейся воронки БЗУ при меньших значениях угловой скорости ротора, тем меньше число рабочих позиций роторной СЛЗ, а, следовательно, и её габариты.

1.2. Пути совершенствования бункерных загрузочных устройств с вращающимися воронками для стержневых предметов обработки

Достаточным условием западания стержневых предметов обработки во вращающуюся воронку, принято считать наличие опрокидывающего момента М, создаваемого силой тяжести С = ¡^ предмета обработки, лежащего вдоль образующей приемной конической части воронки (рис. 1.3, а), относительно края выходного цилиндрического отверстия воронки [4, 47, 58]

где т - масса предмета обработки; g - ускорение силы тяжести; О - диаметр выходного цилиндрического отверстия воронки; - наружный диаметр предмета обработки; а - угол наклона к горизонтали образующей приемной конической части воронки.

М = Ох = - 0,5(с1 бшсс - /соза)]> 0,

(1.4)

а

б

Рис. 1.3. К анализу необходимого условия западания стержневых предметов обработки во вращающуюся воронку (а) и возможности их заклинивания в приемной части воронки (б)

Для стержневых предметов обработки с отношением габаритных размеров //¿/>6 достаточное условие западания (1.4) выполняется при значениях

угла наклона образующей приемной конической части воронки а > 70° [4, 5, 61]. Однако при таких углах наклона образующей резко возрастает возможность заклинивания стержневых предметов обработки в приемной конической части воронки (рис. 1.3, б), особенно тонких стержневых предметов диаметром ¿/ <10мм, имеющих к тому же высокий коэффициент трения скольжения. Поэтому увеличение угла ос не приводит к повышению вероятности захвата вращающейся воронкой стержневых предметов обработки с отношением И с1 > 6.

Анализ известных конструкций захватных механизмов с вращающимися воронками [8-18, 25, 26, 48, 49, 51, 71] показал, что интенсификация процесса захвата стержневых предметов обработки может достигаться путем изменения конфигурации приемной конической часги воронки, характера её движения (вида движения, траектории), или введением дополнительных элементов, воздействующих непосредственно на предмет обработки (рис. 1.4).

В примере на рис. 1.4, а вращающаяся воронка 1 расположена наклонно относительно неподвижной трубки 3, при этом на конической части вращающейся воронки выполнены равномерно расположенные радиально направленные выемки 2 [11]. На рис. 1.4, б показана вращающаяся воронка 1, также расположенная наклонно относительно неподвижной трубки 3. В отличие от предыдущей конструкции на поверхности конической части вращающейся воронки закреплена планка 2 с Г-образным профилем в поперечном сечении, образуя с поверхностью конической два кармана [16].

В конструкции по рис. 1.4, в вращающийся торцевой кулачок 1 сообщает угловые пространственные колебания захватывающему органу 2 с конической приемной частью и сферической наружной поверхностью. Движение передается посредством пальца 4, двигающегося по пазу 5, расположенному на неподвижной воронке 3 [15].

б

Рис. 1.4. Различные способы интенсификации процесса захвата стержневых предметов обработки вращающимися воронками

Однако использование рассмотренных выше способов интенсификации процесса захвата стержневых предметов обработки в многопозиционных роторных БЗУ малоэффективно, так как приводит к значительному усложнению конструкции и снижению надежности роторных САЗ.

Наиболее рациональным способом, позволяющим интенсифицировать процесс захвата стержневых предметов обработки, и эффективно реализующимся в конструкциях многопозиционных роторных БЗУ, является изменение конфигурации приемной части вращающейся воронки.

Для захвата стержневых предметов обработки с отношением габаритных размеров 4 < Ис1 < 8 применяют воронки (рис. 1.5, а) с одноэлементной приемной конической частью 4, геометрическая ось 2 которой наклонена к оси вращения 3 воронки 1 [10]. Это позволяет увеличить угол наклона образующей конической части 4, обеспечив выполнение необходимого условия западания

предмета обработки (1.4). Пересечение наклонной конической части 4 с цилиндрической частью воронки образует скошенный торец для ворошения предметов обработки.

Для стержневых предметов обработки с отношением Ис1 > 8 предложена воронка (рис. 1.5, б) с многоэлементной приемной конической частью, которая выполнена в виде нескольких сопрягаемых между собой усеченных конусов 4 с последовательно уменьшающимися углами при их вершинах. Геометрические оси 2 конусов 4 наклонены к оси вращения 3 воронки 1, причем точки пересечения осей конусов с плоскостью, перпендикулярной оси вращения воронки 1, лежат на спиральной линии [13].

2 3 4

а б

Рис. 1.5. Способы интенсификации процесса захвата предметов обработки

на основе изменения конфигурации приемной части вращающейся воронки

Недостатком конструкции по рис. 1.5,6 является сложность и высокая трудоемкость изготовления вращающихся воронок, особенно для тонких стержневых предметов обработки с наружным диаметром ¿/<10 мм, что существенно сужает технологические возможности роторного БЗУ. Поэтому в практике создания роторных САЗ предложенная конструкция воронки осталась не реализованной.

Еще одним недостатком известных роторных САЗ, имеющих в своей структуре БЗУ с вращающимися воронками, является возможность образования «застойной» зоны между поверхностью вращающейся воронки и обечайкой бункера БЗУ, в которой стержневые предметы обработки могут оставаться достаточно долго из-за воздействия на них центробежной силы инерции, возникающей при вращении роторной САЗ. Это может явиться причиной повреждения (истирания) поверхности предметов обработки при контакте с поверхностью вращающейся воронки. Для устранения этого недостатка обечайку бункера БЗУ (рис. 1.6) выполняют на расстоянии от внешней поверхности вращающейся воронки до внутренней поверхности обечайки бункера меньше наружного диаметра предмета обработки (Л<а?) [4, 5]. Однако при загрузке тонких стержневых предметов обработки 3 появляется возможность «затягивания» вертикально стоящего предмета обработки между поверхностью вращающейся воронки 1 и обечайкой 2 бункера по ходу вращения воронки. Это приводит к заклиниванию вращающейся воронки и, как следствие, к снижению надежности и производительности роторного БЗУ.

3

Рис. 1.6. К анализу возможности заклинивания предметов обработки между поверхностью вращающейся воронки и обечайкой бункера роторного БЗУ

Это явление наблюдается уже при загрузке стержневых предметов обработки с отношением l/d > 6, выполненных при этом из материалов с высоким коэффициентом трения скольжения.

Таким образом, необходима разработка новых технических решений рассмотренных выше элементов конструкций роторных БЗУ с вращающейся воронкой для обеспечения надежной загрузки тонких стержневых предметов обработки с отношением Ud> 6 и наружным диаметром d<\() мм.

1.3. Модели производительности бункерных загрузочных устройств, цель и задачи диссертационного исследования

Средняя фактическая производительность однопозиционного БЗУ с вращающейся воронкой определяется известным выражением [4, 58, 61]

ПфБЗУ = сшах "вЛ ■ (1-2)

где стах - максимальное число предметов обработки, которое может быть захвачено за один оборот воронки; пъ - число оборотов воронки в минуту; r\ < 1 -

коэффициент выдачи БЗУ, характеризующий вероятность захвата и выдачи предмета обработки вращающейся воронкой.

Впервые аналитические модели производительности БЗУ были представлены в работах В.Ф. Прейса [1, 76, 77], посвященных исследованию дисковых, крючковых и других типов механических БЗУ для элементов патронов стрелкового оружия, использовавшихся в структуре стационарных САЗ. В основу аналитических моделей были положены дифференциальные уравнения движения единичного штучного предмета обработки по направляющим поверхностям БЗУ, построенные на основе принципа Д'Аламбера. Процесс захвата предмета обработки рассматривался в этих моделях как детерминированный.

В работах Н.И. Шерешевского [94, 95] аналитическая модель производительности БЗУ с вращающейся воронкой для загрузки стальных конических

роликов подшипников с отношением размеров 1,27 <1! с1 <2 была представлена в виде системы дифференциальных уравнений, описывающих движение единичного предмета обработки по поверхности приемного конуса до его запа-дания в цилиндрическое отверстие воронки, т.е. процесс захвата рассматривался также как детерминированный. Центробежные силы инерции, возникающие вследствие вращения воронки, не учитывались. Для расчета времени выдачи предмета обработки из вращающейся воронки с учетом её угловой скорости была предложена упрощенная формула.

Аналитическая модель западания единичного предмета обработки во вращающуюся воронку БЗУ, предложенная Н.И. Шерешевским, была уточнена в работе А.Н. Беляковой [20]. Было показано, что в случае учета влияния центробежных сил инерции, действующих на предмет обработки вследствие вращения воронки, различие в расчетных значениях времени западания предмета обработки в воронку без учета и с учетом центробежных сил инерции достигает 30 %.

Аналогичные подходы к построению аналитических моделей и оценки производительности БЗУ были использованы в работах В.П. Боброва и Л.И. Чеканова [21], Н.И. Камышного [38], А.Н. Малова [46], В.А. Повидайло и К.И. Беспалова [54], А.Н. Рабиновича [78], Н.И. Усенко и И.С. Бляхерова [89], Б.И. Черпакова [92] и некоторых зарубежных авторов [96-99].

Во всех рассмотренных выше работах аналитические модели производительности БЗУ были разработаны для стационарных САЗ и поэтому применимы с достаточной для практики точностью только при создании роторных САЗ с производительностью до 200...300 шт./мин, когда влияние центробежных сил инерции от транспортного вращения САЗ на процессы захвата и выдачи предметов обработки в БЗУ практически несущественно.

Впервые влияние центробежных сил инерции от транспортного вращения роторных САЗ на производительность БЗУ с возвратно-поступательно движущимися трубками при загрузке предметов обработки типа цилиндриче-

ских стаканчиков, гильз с отношением 2 < l/d < 4 было рассмотрено в работах Г.В. Комарова [4, 42]. В частности, была предложена эмпирическая зависимость, определяющая граничное значение центростремительного ускорения, соответствующего максимуму производительности роторного БЗУ [79].

В работах Ф.М. Сахарова [82, 83] были рассмотрены некоторые теоретические аспекты поштучно-дискретного захвата сцепляющихся предметов обработки типа пуль и пульных оболочек с отношением 2 < l/d < 3 в роторных БЗУ с возвратно-поступательно движущимися штоками. Были получены приближенные аналитические выражения, позволяющие оценить только граничные значения конструктивных параметров роторного БЗУ, поскольку влияние центробежных сил инерции учитывалось косвенно.

В докторской диссертации H.A. Усенко [88] впервые были представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований оригинальных вибрационно-роторных САЗ. В БЗУ подобных САЗ процессы захвата предметов обработки происходят при их массовом перемещении в неоднородном ноле вибрационных и центробежных сил инерции по поверхности вращающейся и одновременно вибрирующей конической чаши БЗУ. Аналитическая модель описывала процесс движения единичного предмета обработки по поверхности конической чаши БЗУ системой дифференциальных уравнений, составленных в форме уравнений Лагранжа 11-го рода. Полученные аналитические зависимости позволяли оценить влияние конструктивных параметров вибрационно-роторного БЗУ на его производительность.

Все рассмотренные выше аналитические модели производительности БЗУ построены на описании процесса движения единичного предмета обработки по направляющим поверхностям БЗУ. Так как подобные модели не учитывают случайного воздействия на движущийся предмет обработки со стороны других предметов, то расхождение между теоретическими значениями производительности БЗУ с экспериментальными данными были значительными. По-

этому данные модели применимы только для оценки граничных значений конструктивных и кинематических параметров БЗУ.

Впервые аналитические модели, базирующиеся на положениях теории вероятностей, были предложены в работе М.В. Медвидя [47]. Им были введены понятия «условных вероятностей перехода и отсутствия помех», т.е. перехода предметов обработки из одного устойчивого состояния на направляющих поверхностях БЗУ в другое устойчивое состояние. Были построены аналитические модели производительности стационарных БЗУ, в частности и БЗУ с вращающейся воронкой. Разработанная модель комплексно описывала процесс захвата предметов обработки с отношением размеров 1 < / / с1 < 4 и учитывала влияние геометрической формы и сцепляемости предметов обработки, а также геометрических параметров и частоты вращения воронки на вероятность захвата предметов обработки и производительность БЗУ.

Дальнейшее развитие этого подхода применительно к роторным САЗ, имеющим в своей структуре БЗУ с осесимметричными захватывающими органами в виде вращающихся воронок, нашло в работах В.В. Прейса [58, 59] и впоследствии - его учеников [67, 69, 74, 75]. Впервые в докторской диссертации В.В. Прейса [61] теория роторных САЗ была представлена как комплексная научная проблема, включающая совокупное рассмотрение структур и функций, производительности и надежности роторных САЗ во взаимосвязи с техническими параметрами их функциональных устройств и физико-техническими параметрами загружаемых предметов обработки с отношением 2 < Ш < 6, определяющими эффективность функционирования всей системы.

В основу построения аналитической модели производительности роторных БЗУ с вращающимися воронками, В.В. Прейсом был положен разработанный им теоретико-методологический подход [57], который рассматривал основную функцию БЗУ, как последовательное преобразование параметров потока предметов обработки на входе БЗУ в параметры выходного потока предметов обработки. В соответствии с этим подходом коэффициент выдачи роторно-

го БЗУ определялся как произведение вероятностей /?/, характеризующих взаимосвязанное влияние на коэффициент выдачи БЗУ геометрических параметров предмета обработки и захватывающих органов, а также кинематических и динамических параметров движения захватывающих органов, БЗУ и предметов

обработки. Аналитические описания вероятностей р, были получены с использованием понятий «условных вероятностей перехода и отсутствия помех», предложенных М.В. Медвидем.

На рис. 1.7 представлено трехмерное графическое отображение зависимости (1.2) фактической производительности одной позиции роторного БЗУ от

числа оборотов воронки в минуту пв и динамического параметра =

П2Я0

Я

предложенного В.В. Прейсом [58, 59, 61] для оценки влияния на производительность БЗУ центробежной силы инерции, возникающей вследствие транспортного вращения роторной САЗ (БЗУ) [32].

Па, шт./мин 5

ч 100 -

50-..

Ж7/ // ГУ^/ГЖ^ Ч>\" У^к

/ / / / / \М"

-и \ \

200

400

600

Пт>, об./мин

800

0,8

0,4

¿5

Рис. 1.7. Зависимость фактической производительности роторного БЗУ от числа оборотов воронки в минуту пъ и динамического параметра

На рис. 1.7 хорошо видно двойственное влияние центробежной силы инерции от транспортного вращения роторного БЗУ: вначале при увеличении

динамического параметра и числа оборотов воронки в минуту пв производительность роторного БЗУ по сравнению со стационарным БЗУ = 0) увеличивается, достигая максимума при некотором предельном значении , а затем уменьшается.

Относительная погрешность расчетных значений фактической производительности роторного БЗУ, полученных из аналитической модели, по сравнению с экспериментальными значениями составляла ±50 %. Введение в выражения, описывающие вероятности р/, поправочных коэффициентов, полученных

на основе аппроксимации экспериментальных значений производительности БЗУ теоретической функцией, позволила снизить значение относительной погрешности для конкретных предметов обработки до ±15 %.

Значительные расхождения между теоретическими и экспериментальными значениями производительности БЗУ были обусловлены тем, что приближенные функции, описывающие вероятности р-ь входящие в стохастические

коэффициенты, в зависимости от значений аргументов могли иметь произвольные значения, в том числе больше единицы или меньше нуля, что противоречит физическому смыслу вероятности. Поэтому для значений аргументов за пределами определенного диапазона в аналитической модели БЗУ принимали дополнительные условия р1 — 0 (при р;< 0) ир{ = 1 (при р1 > 1).

В работах М.К. Галонска и В.В. Прейса [69, 75] впервые было показано, что в качестве функций, адекватно описывающих вероятности, входящие в выражение коэффициента выдачи, целесообразно использовать функцию Гомпер-ца (так называемую кривую «гибели-размножения»)

у = Ье~Ье~", (1.7)

которая простирается от нуля при I = - со, до верхнего предела Ь при /= + со.

Кривая несимметрична, точка перегиба: / = ^^, у = —. При описании вероят-

к е

ностей р1 функцией Гомперца (1.7) соблюдается корректность физического

смысла вероятностей, поскольку при Ь = 1 и любых возможных изменениях аргумента / значения функции не выходят за пределы (0; 1).

Функция Гомперца была использована при разработке аналитической модели производительности стационарного БЗУ с вращающимися воронками криволинейного профиля для загрузки равноразмерных и близких к ним осе-симметричных объемных штучных предметов обработки формы тел вращения с отношением 1,2 < Ш < 2 [25, 71, 74, 75].

Учитывая приближенный характер аналитических моделей, экспериментальные исследования производительности БЗУ являются основой для подтверждения теоретических положений. Поэтому работы всех вышеуказанных авторов содержат большой объем результатов экспериментальных исследований стационарных и роторных БЗУ.

На основе результатов проведенного анализа известных научно-технических работ в области автоматической загрузки штучных предметов обработки сформулирована цель диссертационной работы, указанная выше. Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи диссертационного исследования:

1. Разработка новых технических решений и формирование конструктивных ограничений на геометрические параметры усовершенствованной конфигурации приемной части воронки и бункера роторного БЗУ в зоне захвата.

2. Разработка аналитической модели фактической производительности роторного БЗУ с вращающимися воронками усовершенствованной конфигурации для тонких стержневых предметов обработки.

3. Проведение теоретических и экспериментальных исследований фактической производительности роторного БЗУ с вращающейся воронкой усовершенствованной конфигурации для тонких стержневых предметов обработки.

4. Разработка инженерной методики проектирования роторной САЗ заданной производительности с допустимыми габаритными размерами, имеющей в своей структуре роторное БЗУ с вращающимися воронками усовершенствованной конфигурации.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Ионов, Антон Олегович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой изложены научно обоснованные технические решения, имеющие существенное значение для развития машиностроения, а именно, технические решения усовершенствованной конструкции роторного бункерного загрузочного устройства с вращающейся воронкой, обеспечивающей достаточно высокую фактическую производительность одной рабочей позиции при захвате тонких стержневых предметов обработки, что позволяет создавать эффективные роторные системы автоматической загрузки заданной производительности в допустимых габаритных размерах.

По результатам диссертационной работы можно сделать следующие выводы:

1. В роторных САЗ для загрузки стержневых предметов обработки формы тел вращения широко применяют БЗУ с вращающимися воронками различной конфигурации, однако при загрузке тонких стержневых предметов обработки с отношением 1Ш > 6 известные конструкции БЗУ с вращающимися воронками не обеспечивают надежного и стабильного захвата предметов обработки, что существенно снижает эффективность их применения в конструкциях многопозиционных роторных САЗ и требует разработки новых технических решений.

2. Предложены пути усовершенствования известных конструкций вращающейся воронки и зоны захвата роторных БЗУ, направленные на обеспечение достаточно высоких значений производительности роторного БЗУ для тонких стержневых предметов обработки формы тел вращения с отношением габаритных размеров Ис1 > 6, диаметром й< 10 [мм] и высоким коэффициентом трения: приемная часть вращающейся воронки выполнена в виде двух установленных последовательно усеченных конусов с уменьшающимися углами при вершинах, оси которых установлены наклонно к оси вращения воронки, а обечайка бункера роторного БЗУ в местах расположения вращающихся воронок выполнена в виде сегмента окружности.

3. Сформированы конструктивные ограничения, накладываемые на геометрические параметры предложенной конфигурации приемной части воронки и зоны захвата роторного БЗУ, обеспечивающие надежный и стабильный захват тонких стержневых предметов обработки на основе интенсификации процесса захвата.

4. Разработана усовершенствованная аналитическая модель фактической производительности роторного БЗУ с вращающейся воронкой, в которой для получения адекватных и корректных математических описаний вероятностей, входящих в аналитическую модель, использована функция -/сг

Гомперца у = е с двумя асимптотами (у = 0; 1) и показательная функция у = е~^ с одной асимптотой (у = 0).

5. На основе результатов компьютерного моделирования обосновано, что при углах наклона образующей нижнего конуса захватывающей воронки усовершенствованной конфигурации а2 =80° и соотношении диаметра выходного отверстия воронки и наружного диаметра предмета обработки (г2 = £>/<я?) > 1,4 вероятность западания предмета обработки с отношением габаритных размеров 8 < = //<а?) <10 может быть обеспечена не менее 0,8.

6. Показано двойственное влияние центробежной силы инерции от транспортного вращения роторного БЗУ. Вначале при увеличении динамических параметров и 24 фактическая производительность роторного БЗУ по сравнению со стационарным БЗУ = 0) увеличивается, достигая максимальных значений (на 20.25 % выше, чем для стационарного БЗУ) при некотором предельном значении 25 = 0,3.0,6, а затем начинает снижаться. При этом с увеличением динамического параметра ¿4 такое увеличение производительности идет интенсивнее.

7. Выявлено существенное влияние на величины коэффициента выдачи г] и фактической производительности роторного БЗУ по всему диапазону изменения параметров Z4 и ¿5 коэффициента трения скольжения предмета обработки о направляющие поверхности БЗУ: его увеличение с 0,15 до 0,45 приводит к снижению коэффициента выдачи и фактической производительности роторного БЗУ в среднем на 40. .50 %.

8. Показано существенное влияние на фактическую производительность роторного БЗУ соотношения габаритных размеров и соответствующей ему длины предмета обработки. Так, для предмета обработки при г\=\0 и / = 0,08 [м] фактическая производительность роторного БЗУ более чем в 1,5 раза меньше, чем для предмета обработки при = 8 и / = 0,064 [м].

9. Обоснована возможность достижения достаточно высоких уровней фактической производительности [Пф]тах однопозиционного роторного БЗУ с вращающейся воронкой усовершенствованной конфигурации (не менее 70 шт./мин) в зависимости от параметров загружаемых предметов обработки.

10. По результатам экспериментов с помощью стандартного пакета СигуЕхреП 1.3 построены аппроксимирующие функции зависимости фактической производительности БЗУ от числа оборотов в минуту захватывающей воронки (в стационарном и роторном режимах). Определены граничные значения числа оборотов в минуту захватывающей воронки и динамического параметра (для роторного режима), соответствующие максимальным и нулевым значениям фактической производительности БЗУ. В стационарном режиме для латунного пустотелого стакана [ив]т = 432,66 об./мин;

Пф]тах= 77,22 шт./мин; [пъ\ = 866,81 об./мин; для стального сплошного стержня Ов]т = 556,7 об./мин; [Пф]тах= 46,28 шт./мин; [ив | = 1112,13 об./мин. В роторном режиме для латунного пустотелого стакана: [ив]П1 = 288,0 об./мин; [ир]т = 48,0 об./мин; [г5]т = 0,36; [Пф]тах= 60,73 шт./мин; [пъ] = 552,0 об./мин; |>р] = 92,0 об./мин; [г5] = 1,32.

11. Сравнение полученных результатов с известными ранее говорит о том, что предложенная аналитическая модель не только корректно описывает зависимость фактической производительности роторного БЗУ с вращающейся воронкой для захвата тонких стержневых предметов обработки формы тел вращения от кинематических и динамических параметров БЗУ, но и обеспечивает относительную погрешность (б = 20.30 %) между теоретическими и экспериментальными значениями практически в 1,5.2 раза ниже, чем в случае использования ранее известной модели.

12. Результаты экспериментальных исследований производительности БЗУ с вращающейся воронкой для тонких стержневых предметов обработки в целом подтверждают выводы, полученные на основе компьютерного моделирования производительности роторного БЗУ по усовершенствованной аналитической модели.

13. На основе общепризнанной концепции и практики проектирования роторных САЗ, имеющих в своем составе роторное БЗУ с вращающейся воронкой, разработана инженерная методика проектирования роторного БЗУ для захвата тонких стержневых предметов обработки, базирующаяся на результатах теоретических и экспериментальных исследований, выполненных в рамках данной диссертационной работы, а также на результатах исследований других авторов и рекомендациях, приведенных в нормативно-технической документации. Основные этапы методики проектирования: параметрический синтез конфигурации вращающейся (захватывающей) воронки и роторного БЗУ, обеспечивающие создание роторной САЗ заданной производительности и требуемой эффективности, реализованы с использованием графического пакета КОМПАС-ЗО и программного пакета МсикСас!.

14. Новизна разработанных технических решений усовершенствованной конструкции вращающейся вороики и бункера роторного БЗУ, обеспечивающих создание эффективных роторных САЗ для тонких стержневых осе-симметричных предметов обработки формы тел вращения подтверждена патентами РФ на полезные модели.

15. Разработанные конструкции вращающейся воронки специального профиля и бункера роторного БЗУ в зоне захвата, математические модели и результаты исследований производительности роторного БЗУ, инженерная методика расчета и выбора конструктивных параметров роторной САЗ переданы для практического использования на ОАО «Тульский патронный завод» и Филиал ГУП «Конструкторское бюро приборостроения» - «ЦКИБ СОО» (г. Тула), а также используются в учебном процессе на кафедрах Политехнического института Тульского государственного университета.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ионов, Антон Олегович, 2012 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Автоматизация загрузки прессов штучными заготовками / В.Ф. Прейс, И.С. Бляхеров, В.В. Прейс, H.A. Усенко; Под ред. В.Ф. Прейса. М.: Машиностроение, 1975. 280 с.

2. Автоматизация дискретного производства / Б.Е. Бонев, Г.И. Бохачев, И.К. Бояджиев и др.; Под общ. ред. Е.И. Семенова, Л.И. Волчкевича. М.: Машиностроение, 1987, София: Техника, 1987. 376 с.

3. Автоматические роторные линии / И. А. Клусов, Н.В.Волков, В.И. Золотухин и др. М.: Машиностроение, 1987. 288 с.

4. Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник / И.С. Бляхеров, Г.М. Варьяш, A.A. Иванов, В.В. Прейс и др.; Под общ. ред. И.А. Клусова. М.: Машиностроение, 1990. 400 с.

5. Автоматическая загрузка роторных и роторно-конвейерных линий / В.В. Прейс, Г.В. Комаров, И.А. Клусов и др. М., 1990. 56 с. (Машиностроит. пр-во. Сер. Автоматизация пр-ва, ГПС и робототехника: Обзор информ. / ВНИИТЭМР. Вып.8).

6. Артоболевский И.И. Теория механизмов. М.: Наука, 1967. 719 с.

7. Артоболевский С.И. Технологические машины-автоматы. М.: Машиностроение, 1964. 179 с.

8. А. с. 402452 (СССР). МПК2 В23 Q7/00. Механизм захвата и поштучной выдачи стержневых заготовок / Е.К. Жуков, И.И Гринберг. Опубл. 19.10.1973. Бюл. № 42.

9. А. с. 666039 (СССР). МПК2 В23 Q7/00. Роторный автомат питания / Г.В. Комаров, В.В. Прейс, Ф.М. Сахаров. Опубл. 05.06.1979. Бюл. № 21.

10. А. с. 878489 (СССР). МПК3 В23 Q7/00. Роторный автомат питания /В.В. Прейс, В.А. Конов, А.И. Гостев. Опубл. 07.11.1981. Бюл. № 41.

11. А. с. 1230792 (СССР). МПК3 В23 Q7/02. Роторный автомат питания / И.П. Мельников. Опубл. 15.05.1986. Бюл. № 18.

12. А. с. 1380902 (СССР). МПК3 В23 Q7/02. Загрузочное устройство / И.П. Мельников. Опубл. в Б.И., 15.03.1988. Бюл. № 10.

13. А. с. 1442365 (СССР). МПК3 В23 Q7/02. Роторный автомат питания / В.В. Поляков, И.С. Бляхеров, В.В. Прейс, В.Н. Лебедев и др. Опубл. 07.12.1988. Бюл. №45.

14. А. с. 1521554 (СССР). МПК3 В23 Q7/02. Загрузочное устройство /И.П. Мельников, Н.П. Соломин. Опубл. 15.11.1989. Бюл. № 42.

15. А. с. 1555108 (СССР). МКИ3 В23 Q7/02. Загрузочное устройство / И.П. Мельников, Н.П. Соломин. Опубл. 07.04.1990. Бюл. № 13.

16. А. с. 1593902 (СССР). МКИ3 В23 Q7/02. Загрузочное устройство И.П. Мельников, Н.П. Соломин. Опубл. 23.09.1990. Бюл. № 35.

17. А. с. 1738596 (СССР). МКИ3 В23 Q7/02. Загрузочное устройство / И.П. Мельников. Опубл. 07.06.1992. Бюл. № 21.

18. А. с. 1816642 (СССР). МКИ3 В23 Q7/02. Загрузочный ротор / A.A. Иванов, Г.В. Комаров, В.В. Прейс, В.Ф. Немов, Н.П. Овчаренко. Опубл. 23.05.1993. Бюл. № 19.

19. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон A.C. Теоретическая механика в примерах и задачах. 3-е изд., стереотип. В 2-х томах. М.: Наука, 1966. Т.2. Динамика. 663 с.

20. Белякова А.Н. Исследование производительности дисковых и трубчатых автоматических бункерных захватно-ориентирующих устройств (АБЗОУ): Дисс. ... канд. техн. наук. Тула, 1969. 220 с.

21. Бобров В.П., Чеканов Л.И. Транспортные и загрузочные устройства автоматических линий. М.: Машиностроение, 1980. 159 с.

22. Вентцель Е.С. Овчаров J1. А. Теория случайных процессов и ее инженерное приложение. М.: Наука, 1991. 383 с.

23. Волчкевич Л.И. Автоматизация производственных процессов: учеб. пособ. для вузов. М.: Машиностроение, 2007. 380 с.

24. Волчкевич Л.И., Ковалев М.П., Кузнецов М.М. Комплексная автоматизация производства. М.: Машиностроение, 1983. 372 с.

25. Галонска М.К. Совершенствование бункерного загрузочного устройства с вращающейся воронкой: Дисс. ... канд. техн. наук. Тула, 2003. 220 с.

26. Галонска М.К., Прейс В.В. Интенсификация процесса захвата предметов обработки вращающимися воронками в роторных бункерных загрузочных устройствах // Механика деформируемого твердого тела и обработка материалов давлением: Сб. науч. трудов. Тула: ТулГУ, 2002. 4.2. С. 127-133.

27. Галонска М.К., Прейс В.В. Повышение эффективности роторных бункерных загрузочных устройств с вращающимися воронками // Автоматизация и современные технологии. № 10, 2003. С. 8-15.

28. Дитрих Я. Проектирование и конструирование (системный подход): Пер. с польск. М.: Мир, 1981. 454 с.

29. Ионов А.О. Роторные бункерные загрузочные устройства для захвата тонких стержневых предметов обработки формы тел вращения // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Материалы между-нар. очно-заочной научно-техн. конф. «АПИР-15» в г. Туле 10-12 ноября 2010 г. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. С. 154-158.

30. Ионов А.О. Обеспечение эффективности роторной системы автоматической загрузки для тонких стержневых предметов обработки // Молодежный вестник Политехнического института: сб. статей. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. С. 117-119.

31. Ионов А.О. Моделирование производительности роторного бункерного загрузочного устройства для тонких стержневых предметов обработки // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 3. Труды IX Междунар. электрон, научно-техн. конф. «Технологическая системотехника». Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. С. 84-91.

32. Ионов А.О., Прейс В.В. Аналитическая модель производительности роторного бункерного загрузочного устройства для стержневых предметов обработки // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 2. 4.1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. С. 79-85.

33. Ионов А.О., Прейс В.В. Регрессионные модели производительности роторного бункерного загрузочного устройства для стержневых предметов обработки // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 2. 4.1. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. С. 98-106.

34. Ионов А.О., Прейс В.В. Совершенствование аналитической модели производительности роторного бункерного загрузочного устройства с вращающейся воронкой // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 5. Ч. 3. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. С. 27-40.

35. Ионов А.О., Прейс В.В. Автоматизация загрузки тонких стержневых заготовок в технологические роторные машины // Материалы XV Междунар. научно-техн. конф. «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» в г. Севастополе 5-9 сентября 2011 г. Севастополь: СевНТУ, 2011. С. 51-53.

36. Ионов А.О., Прейс В.В. Проектирование роторного бункерного загрузочного устройства с вращающимися воронками для тонких стержневых заготовок // Сб. трудов XVIII междунар. научно-техн. конф. «Машиностроение и техносфера XXI века» в г. Севастополе 12-17 сентября 2011 г. В 4-х томах. Донецк: ДонНТУ, 2011. Том. 2. С. 19-23.

37. Ионов А.О., Прейс В.В., Токарев В.Ю. Экспериментальные исследования производительности роторного бункерного загрузочного устройства для тонких стержневых предметов обработки // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения: Труды между нар. очно-заочной научно-техн. конф. «АПИР-16» в г. Туле 10-11 ноября 2011 г. Тула: Изд-во ТулГУ, 2011. С. 14-20.

38. Камышный Н.И. Автоматизация загрузки станков. М.: Машиностроение, 1977. 287 с.

39. Классификатор ЕСКД. Детали - тела вращения. Классы 71-74. М.: Стандарты, 1985. 50 с.

40. Клусов И.А. Технологические системы роторных машин. М.: Машиностроение, 1976. 232 с.

41. Клусов И.А. Проектирование роторных машин и линий: учеб. по-соб. для вузов. М.: Машиностроение, 1990. 320 с.

42. Комаров Г.В. Исследование производительности и основы проектирования роторных загрузочных устройств: Дисс.... канд. техн. наук. Тула, 1975. 267 с.

43. Кордонский Х.Б. Применение теории вероятностей в инженерном деле. М-Л.: Физматгиз, 1963. 435 с.

44. Кошкин Л.Н. Комплексная автоматизация производства на базе роторных линий. М.: Машиностроение, 1972. 351 с.

45. Кошкин Л.Н. Роторные и роторно-конвейерные линии: 3-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1991. 400 с.

46. Малов А.Н. Загрузочные устройства для металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1972. 200 с.

47. Медвидь М.В. Автоматические ориентирующие загрузочные устройства. М.: Машгиз, 1963. 299 с.

48. Мельников И.П. Новые конструкции роторных загрузочных устройств // Кузнечно-штамп. пр-во. 1991. № 8. С. 25-27.

49. Мельников И.П., Усенко H.A. Основы проектирования роторных загрузочных устройств для APJI // Кузнечно-штамп. пр-во. 1991. № 10. С. 31-35.

50. ОСТ 3-3297-76. Устройства загрузочные автоматических роторных линий. Термины и определения. Климовск: КБАЛ. 1976. 10 с.

51. Патент РФ № 42465 на полезную модель. МПК7 В23 Q 7/02. Бункерное загрузочное устройство / МК. Галонска, В.В. Прейс. Опубл. 10.12.2004. Бюл. № 34.

52. Патент РФ 100941 на полезную модель. МПК8 В23 Q 7/02. Роторный автомат питания // А.О. Ионов, В.В. Прейс. Опубл. 19.01.2011. Бюл. № 1.

53. Патент РФ 102556 на полезную модель. МПК В23 Q 7/02. Роторное бункерное загрузочное устройство для тонких стержневых заготовок // А.О. Ионов, В.В. Прейс. Опубл. 10.03.2011. Бюл. № 7.

54. Повидайло В.А., Беспалов К.И. Расчет и конструирование бункерных загрузочных устройств. М.: Машгиз. 1959. 106 с.

55. Прейс В.В. Технологические роторные машины: вчера, сегодня, завтра. М.: Машиностроение, 1986. 128 с.

56. Прейс В.В. Автоматизация загрузки дискретных деталей в роторные и роторно-конвейерные линии // Кузнечно-штамп. пр-во. 1987. № 1. С. 12-15.

57. Прейс В.В. Основы теории производительности бункерных загрузочных устройств для автоматических роторных линий // Кузнечно-штамп. пр-во. 1989. № 5. С. 23-25.

58. Прейс В.В. Математическая модель функционирования роторных бункерных загрузочных устройств поштучно-непрерывного захвата // Куз-нечно-штамп. пр-во. 1989. № 12. С. 25-27.

59. Прейс В.В. Состояние теории функционирования и практики проектирования роторных систем автоматической загрузки // Вопр. оборон, техники. Сер. 13. Комплексная автоматизация производства и роторные линии, 1993. Вып. 1-2 (84 - 85). С. 13-19.

60. Прейс В.В. Автоматизация сборки инъекционных игл однократного применения на АРКЛ // Вопр. оборон, техники. Сер. 13. Комплексная автоматизация производства и Ороторные линии, 1994. Вып. 1-2 (88 - 89). С. 14-20.

61. Прейс В.В. Теория и проектирование роторных систем автоматической загрузки: Дисс. ... докт. техн. наук. Тула, 1997. 437 с.

62. Прейс В.В. Технологичность штучных предметов обработки для автоматической загрузки в роторные и роторно-конвейерные линии // Теория, технология, оборудование и автоматизация обработки металлов давлением и резанием. Сб. науч. трудов. Тула: ТулГУ, 1999. Вып. 1. С. 208-214.

63. Прейс В.В. Модели структуры, классификация и области применения роторных систем автоматической загрузки // Известия ТулГУ. Серия. Машиностроение. 2001. Вып. 6. С. 134-151.

64. Прейс В.В. Роторные системы автоматической загрузки штучных предметов обработки / Автоматизация и современные технологии. Вып. 9, 2002. С. 3-8.

65. Прейс В.В. Системы автоматической загрузки штучных предметов обработки в роторные и роторно-конвейерные линии // Вестник машиностроения, 2002. № 12. С. 16-19.

66. Прейс В.В., Бондаренко Д.А. Автоматические роторные и ротор-но-конвейерные машины и линии в пищевых производствах // Вестник машиностроения, 2003. № 7. С. 37-43.

67. Прейс В.В., Бочарова И.В. Совершенствование модели производительности роторных загрузочных устройств с вращающимися воронками // Известия ТулГУ. Сер. Машиноведение, системы приводов и детали машин. Спец. вып. Материалы Междунар. научно-техн. конф. «Творческое наследие проф. В.Ф. Прейса». Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 51-57.

68. Прейс В.В., Галонска М.К. Теория и практика создания систем автоматической загрузки роторных и роторно-конвейерных линий // Комплексная автоматизация производства на базе роторных и роторно-конвейерных линий: Сб. науч. трудов Тульского гос. ун-та. / Под научн. ред. В.В. Прейса. Тула: ИПП «Гриф и К0», 2002. С. 56-62.

69. Прейс В.В., Галонска М.К. Математическое моделирование процесса захвата штучных предметов обработки в бункерных загрузочных устройствах / Наука-Производство-Технологии-Экология: Сб. матер. Все-российск. ежегодн. научно-техн. конф: В 5-ти томах. Киров: ВятГУ, 2003. Том 2. С. 118-119.

70. Прейс В.В., Галонска М.К. Роторные механические бункерные загрузочные устройства с вращающимися воронками для штучных предметов обработки / Актуальные проблемы конструкторско-технологического обеспечения машиностроительного производства: Сб. матер, международ, науч-но-техн. конф. Волгоград: ВолгГТУ, 2003. С. 268-270.

71. Прейс В.В., Галонска М.К. Бункерные загрузочные устройства с вращающимися воронками криволинейного профиля / Под ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. 128 с.

72. Прейс В.В., Крюков В.А. Комплексная автоматизация производства на базе роторных и роторно-конвейерных линий // Вестник машиностроения, 2002, № 11. С. 35-39.

73. Прейс В.В., Бочарова И.В., Галонска М.К. Аналитическая и регрессионные модели производительности бункерного загрузочного устройства с вращающейся воронкой // Сб. труд. V Междунар. научно-техн. конф. «Техника и технология сборки машин». Жешув, Польша: Политехи, школа, 2004. С. 179-185.

74. Прейс В.В., Бочарова И.В., Галонска М.К. Прогнозирование производительности роторного бункерного загрузочного устройства с вращающимися воронками криволинейного профиля // Автоматизация и современные технологии, 2008, № 1. С. 9-15.

75. Прейс В.В., Лучникова И.В., Галонска М.К. Математическая модель и анализ производительности бункерного загрузочного устройства с вращающимися воронками криволинейного профиля // Известия ТулГУ. Серия. Машиностроение. Вып. 1. Инструментальные системы - прошлое, настоящее, будущее: Сб. тр. междунар. научно-техн. конф., посвящ. 100-летию со дня рожд. Петрухина С.С. Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. С. 317-323.

76. Прейс В.Ф. Исследования производительности крючковых и кар-манчиковых автоматов питания: Дисс. ... канд. техн. наук. Тула, 1948. 148 с.

77. Прейс В.Ф. Основы теории бункерных устройств для захвата и ориентации заготовок в автоматах и автоматических линиях штамповочного производства: Дисс. ... докт. техн. наук. Тула, 1962. 284 с.

78. Рабинович А.Н. Автоматическое ориентирование и загрузка штучных деталей. Киев: Техника, 1968. 290 с.

79. Роторные технологии, машины и линии на современном этапе промышленного развития / В.А. Быстров, E.H. Фролович, И.А. Клусов, В.В. Прейс // Вестник машиностроения, 2003, № 10. С. 43-47.

80. РТМ 3-444-73. Линии автоматические роторные. Основные положения по расчету и проектированию загрузочных устройств. Климовск: КБ АЛ, 1973. 119 с.

81. РТМ 3-450-73. Линии автоматические роторные. Основные положения по расчету и проектированию. Климовск: КБАЛ, 1973. 120 с.

82. Сахаров Ф.М. Пути повышения производительности роторных загрузочных устройств: Дисс. ... канд. техн. наук. Тула, 1975. 222 с.

83. Сахаров Ф.М., Прейс В.Ф. Роторные автоматические загрузочные устройства // Кузнечно-штампов. пр-во. 1975. № 3. С. 15-17.

84. Справочник по прикладной статистике: Справочник в 2-х т. / Под ред. Э. Ллойда. У. Ледермана. Пер. с англ. Под ред Ю.Н. Тюрина. М.: Финансы и статистика, 1989. Т. 1.510 с. 1990. Т. 2. 526 с.

85. Справочник по теории вероятностей и математической статистике / B.C. Королюк, Н.И. Портенко, A.B. Скороход, А.Ф. Турбин. М.: Наука (Главн. ред. физ.-мат. лит.), 1985. 640 с.

86. Тилипалов В.Н. Автоматические роторные линии в радиоэлектронной промышленности. М.: Машиностроение, 1980. 168 с.

87. Уайлд Д. Оптимальное проектирование: Пер. с англ. М.: Мир, 1981.272 с.

88. Усенко H.A. Основы теории проектирования высокопроизводительных автоматических загрузочных устройств штучных заготовок: Дисс. ... докт. техн. наук. Тула, 1984. 304 с.

89. Усенко H.A., Бляхеров И.С. Автоматические загрузочно-ориентирующие устройства. М.: Машиностроение, 1984. 112 с.

90. Цфасман В.К)., Савельев H.H., Прейс В.В. Роторные и роторно-конвейерные линии в производствах массовых деталей сельскохозяйственного и автотракторного машиностроения // Вестник машиностроения, 2003, №9. С. 40-43.

91. Чернов Л.Б. Основы методологии проектирования машин: Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1978. 148 с.

92. Черпаков Б.И. Загрузочные и транспортные устройства в автоматизированном производстве. М.: Высшая школа, 1977. 55 с.

93. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973. 637 с.

94. Шерешевский Н.И. Анализ и синтез схем многоярусной автоматической сборки: Дисс. ... докт. техн. наук. Севастополь, 1966. 364 с.

95. Шерешевский Н.И. Анализ и синтез многоярусной сборки. М.: Машиностроение, 1971. 248 с.

96. Boothroyd G. Assembly Automation and Product Design (Second Edition). Taylor&Francis, 2005. 512 p.

97. Boothroyd G., Kniqht W.A., Dewhurst P. Product Design for Manufacture and Assembly. (Second Edition). M.Dekker, 2002. 698 p.

98. Hesse S., Zapf I I. Verkettungseinrichtungen in der Fertiguns-technik. Berlin: Verlag Technik, 1970. 188 p.

99. Murch L.E., Boothroyd G, Poli C. Feeding small parts for assembly // American Machinist. October, 1975. P. 106-110.

100. Twenty completed components ... or more ... every second! // Machinery Engeniring. 1984. № 6. P. 49.