Лекция N 3.рик.п.в. (Лекционный курс)

Лекция N3

§ 2. Лотки для перемещения ориентированных заготовок.

Лотками называют направляющие устройства в составе ЗУ, предназначенные для самотечного или принудительного перемещения и накопления заранее соориентированных заготовок или предметов обработки (ПО).

Заготовки могут перемещаться по лотку либо путем скольжения, либо качения в зависимости от своей формы или заданного ориентированного положения, в связи с чем различают, соответственно, лотки-склизы и лотки-скаты. При самотечном движении в технике используются наклонно расположенные лотки с опорной и боковыми стенками (последние удерживают заготовки на лотке).

В ЗУ лотки, кроме функции ориентированной подачи заготовок, могут выполнять:

• накопление заготовок для бесперебойной работы питателя, если он связан, например, с технологической машиной не постоянной производительности;

• контроля числа заготовок в лотке и удаления лишних или неправильно ориентированных;

• обеспечения требуемой скорости перемещения заготовок при самотечной подаче путем корректировки угла наклона трассы их движения.

Лотки как элементы конструкции ЗУ могут входить в состав емкости МЗУ (или их заменять при достаточной вместимости), являться частью накопителей ЗУ или технологической машины, иметь линейную или изогнутую форму трассы для перемещения заготовок.

Основы проектирования лотков в большинстве конструкций однотипны и базируются на подборе типа лотка, исходя из формы заготовки, возможности удержания в ориентированном положении, протяженности трассы подачи, наличия дополнительных функции (например, накопления или контроля количества заготовок), требований к скорости заготовки в конце движения по лотку при самотечной подаче.

Дополнительными критериями при выборе типа лотка могут являться: удобство обслуживания, в том числе возможность очистки лотка от загрязнений и удаления застрявших заготовок, визуальный контроль за их движением; износостойкость, малошумность и ремонтопригодность.

§ 2.1 Условие проходимости заготовок в прямолинейных лотках

Лотки-скаты. Рассмотрим движение заготовок типа тел качения в наклонных лотках-скатах под действием собственного веса. Поперечный вид линейного лотка – коробчатая конструкция с нижней опорной и боковыми ограничительными стенками, по которым могут перемещаться (катиться) как стержневые, так и плоские круглые заготовки.

При их конструировании расчетными параметрами таких лотков могут быть: размеры поперечного сечения лотка, исключающие застревание заготовок; угол наклона плоскости качения; высота боковых стенок (бортиков) для дисковых заготовок.

При движении заготовки по лотку имеет место два вида трения, связанных с качением по дну лотка и скольжением торцев заготовки по

боковым стенкам лотка. При качении и скольжении заготовки по лотку возникают два вида сил сопротивления движению, которые различаются по величине в силу соотношения коэффициентов трения качения и скольжения (первые на порядок меньше вторых). В инженерном расчете лотка-ската, то есть его угла наклона, поперечных размеров и т.п. учитываются влияние только сил сопротивления, связанных со скольжением заготовок по боковым стенкам лотка.

Эффект скольжения заготовки по боковым стенкам лотка вызван нерегулярной прецессией ее оси симметри в плоскости, параллельной поверхности качения, что при наличии торцевых зазоров между лотком и заготовкой (и ее устойчивого контакта с опорной поверхностью лотка,- имеет место при соотношении диаметра заготовки к ее длине не менее 0.5) может привести к заклиниванию заготовки.

На основании общего положения, известного из физики твердого тела, что для скольжения тела по наклонной плоскости угол ее наклона должен быть больше угла трения, определяемого как arctg f_c , где f_с – коэффициент трения скольжения, установлено эмпирически подтвержденное условие проходимости заготовок в лотках-скатах.

На рис.3.1 показан вид в плане на наклонный лоток с заготовкой цилиндрической формы.

Приняты следующие обозначения; L,d –длина и диаметр заготовки; В – расчетная ширина лотка;  - расчетный зазор между заготовкой и лотком; С –диагональ прямоугольника по диаметральному сечению заготовки; n-n – нормаль к боковой стенке лотка;  - угол между нормалью “n-n” и диагональю “ C “ ;  - одно из крайних положений заготовки, при котором возможно заклинивание.

Условие отсутствия заклинивания заготовки имеет вид:

   = аrctg ( _c ) (3.1)

где  - угол трения, град.,  - угол между нормалью и диагональю заготовки в положении “  “ (см рис.3.1); _c – коэффициент трения скольжения между боковой стенкой лотка и торцем заготовки.Д
ля того, чтобы при движении заготовки по лотку исключить заклинивания, следует либо увеличивать угол “  “ , что возможно сделать за счет уменьшения зазора , либо уменьшить угол трения “ “ (возможно за счет снижения коэффициента трения).П
редельно допустимая максимальная величина зазора “ “ при фиксированных размерах заготовки и лотка устанавливается из геометрического расчета (см рис.3.1) в виде:

у
читывая, что в предельном случае tg   tg = _c и выражая Cos  через tg , находим предельно допустимое значение “” в виде:

(3.2)

где _пред – предельно допустимый зазор (при  = ).

На практике размеры “ B “ и “L” имеют допуски изготовления и сборки (лоток), поэтому фактический зазор величина переменная для каждой заготовки. Согласно схеме на рис.3.2, показывающей номинальные размеры заготовки и лотка с учетом их допусков изготовления “₁” и “₂”, условие проходимости заготовок через лоток можно записать в виде:

_пред^max_{технолог}

где _{технолог.} – наибольший допуск (зазор) сборочной схемы (см рис.3.2).

Если последнее условие не может быть выполнено в силу неточности изготовления заготовки (грубый допуск на длину заготовки) или сборки лотка, следует отказаться от гравитационной подачи заготовок по лотку-скату и рассмотреть альтернативные варианты, например, лотки с принудительной подачей ПО (см лекцию N4).

Высота боковых стенок лотка, или бортов, принимается по рекомендациям / /, согласно которым: если H – высота борта, то по отношению к радиусу заготовки – R_заг H  R_заг при соотношении размеров заготовки L / D  0.5 (диски;

H  R_заг при L / D  0.5 (стержни).

Если заготовки имеют отличительные признаки по торцам, например, фаски, проточки меньшего диаметра, сферы и т.п., то в расчетных зависимостях 3.1 – 3.2 применяют не абсолютные размеры L и D заготовки, а их эквивалентные значения. Например, для цилиндрической заготовки с фасками по торцам размером “ c “ L_экв = ( L – c ); формулы расчета эквивалентных размеров приведены в приложении к лекции (см ксерокс N 3).

Выбор линейных размеров лотка является необходимым, но недостаточным условием обеспечения движения заготовок по лотку. Расчетный параметр “ угол наклона лотка”,- в предположении наличия бокового трения заготовок о борта лотка, определяется по зависимости / /

 = arc Sin  к f_c  f_c (2H/R_заг)^0.5 + tg ( - ) (3.3)

где к – коэффициент чистоты лотка , (чистый к = 1.2,

обычный к = 1.5, загрязненный к = 2.5…3);  - угол между

диагональю и образующей цилиндрической заготовки.

Для обеспечения движения заготовок выбирают расчетные значения углов наклона лотков обычно в пределах 18…24 градуса. Для сравнения отметим, что при “чистом” качении заготовки по лотку без бортов достаточным является угол наклона трассы не более 6….8 градусов.

Лотки-склизы.В этих лотках перемещение заготовок осуществляется скольжением по наклонной плоскости лотка коробчатой формы. Заготовка в своем равноускоренном движении контактирует по плоскости скольжения и боковым стенкам наклонного лотка.

Установим взаимосвязь между углом  наклона лотка и скоростью заготовки в конце ее соскальзывания с лотка.

1.Сила трения заготовки по плоскости скольжения (рис.3.3)

где f_c – коэффициент трения скольжения заготовки о лоток

2.Движущая сила

3.Силы сопротивления движению заготовки
от контакта с боковыми стенками лотка (рис.1б).

3.1 Сумма моментов относительно т. 1:

3.2 Определение “F “:

Треуг-ник 2:

3.3 Определение “ Т₂ “:

Треуг-ник: “1”:

3.4 Сила трения от “ Т₂ “ - “ F_бок “ :

4. Суммарная сила “ F_C “ cопротивления движению заготовки по плоскостям скольжения лотка

Скорость скольжения заготовки по лотку под действием движущей силы “F_ДВ “ и сил “F_C “ трения определим согласно дифференциальному уравнению движения твердого тела по наклонной плоскости в виде

П

осле замены скорости “ V”заготовки ее значением (см рис.3.3 справа)

Уравнение (3.4) запишем в виде