ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження icon

ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження




НазваОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження
Сторінка1/9
Дата12.07.2012
Розмір1.44 Mb.
ТипДокументи
  1   2   3   4   5   6   7   8   9


МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ІВАНА ПУЛЮЯ


На правах рукопису


Фендьо Олена Миколаївна


УДК 621.542, 621.86.062


ОБҐРУНТУВАННЯ ПАРАМЕТРІВ ТА КОНСТРУКЦІЙ СТРУМИННИХ ЗАХОПЛЮВАЧІВ ПРИСТРОЇВ ЗАВАНТАЖЕННЯ


05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати


Дисертація на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук


Науковий керівник:

Савків Володимир Богданович

кандидат технічних наук, доцент


Тернопіль – 2012 р.


ЗМІСТ






^ ПЕРЕЛІК ОСНОВНИХ УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СКОРОЧЕНЬ

6




ВСТУП………………………………………………………………..

7




РОЗДІЛ  ^ 1. АНАЛІЗ СТАНУ ПРОБЛЕМИ ЗАХОПЛЕННЯ ЗАГОТОВОК ТА ОБҐРУНТУВАННЯ НАПРЯМКІВ ЇЇ ВИРІШЕННЯ………………………………......……………………



12

1.1.

Класифікація захоплювальних пристроїв та основні критерії при їх виборі………………………………………………………….


12

1.2.

Аналіз методів захоплення та транспортування об’єктів маніпулювання, переваги та недоліки даних методів ……….….


17

1.2.1.

Електромагнітний метод захоплення.………………………………..

19

1.2.2.

Електростатичний метод захоплення………………………………..

21

1.2.3.

Вакуумний метод захоплення………………………………………..

22

1.3.

Струминні захоплювачі, як ефективна альтернатива безконтактного захоплення об’єктів маніпулювання………….


26

1.3.1.

Опірні струминні захоплювачі об’єктів маніпулювання……….….

26

1.3.2.

Вихрові струминні захоплювачі об’єктів маніпулювання………....

28

1.3.3.

Струминні захоплювачі з одним циліндричним соплом…………...

32

1.3.4.

Струминні ежекційні захоплювачі з кільцевим соплом……….…...

36

1.4.

Висновки……………………………………………………………...

42




РОЗДІЛ  ^ 2. ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУМИННИХ ЗАХОПЛЮВАЧІВ ТА ОБГРУНТУВАННЯ ЇХ ПАРАМЕТРІВ


44

2.1.

Якісний аналіз процесу взаємодії газових потоків з поверхнями об’єктів маніпулювання…………………………….


44

2.1.1.

Аналіз процесу взаємодії потоку повітря, що витікає з циліндричного сопла, з плоскою поверхнею об’єкта маніпулювання ………………………..…….………………………..



44

2.1.2.

Аналіз процесу взаємодії потоку повітря, що витікає з кільцевого сопла, з плоскою поверхнею об’єкта маніпулювання ……………..


47

2.2.

^ Газодинамічний аналіз процесів протікання газових потоків в соплових елементах струминних захоплювачів та оптимізація їх конструктивного виконання ……..…………………...……….



51

2.3.

^ Газодинамічний аналіз процесів протікання потоку повітря в проміжку між взаємодіючими поверхнями захоплювача та об’єкта………………………………………………………………...



54

2.4.

^ Обґрунтування параметрів активної поверхні та дослідження силових характеристик струминних захоплювальних пристроїв для плоских об’єктів……………………………………



56

2.4.1.

Дослідження взаємодії струминного захоплювача з циліндричним соплом з плоскою поверхнею об’єкта маніпулювання………….....


56

2.4.2.

Дослідження взаємодії струминного захоплювача з кільцевим соплом з плоскою поверхнею об’єкта маніпулювання…………….


67

2.5.

^ Обґрунтування параметрів активної поверхні та дослідження силових характеристик струминних захоплювальних пристроїв для циліндричних об’єктів …………………………...



78

2.6.

Висновки……………………………………………………………...

90




РОЗДІЛ  ^ 3. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУМИННИХ ЗАХОПЛЮВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ……..….


92

3.1.

Загальна методика проведення експериментального дослідження та комплекс вимірювальної апаратури…………..


92

3.2.

Планування експериментальних досліджень точності вимірювання силових характеристик струминних захоплювальних пристроїв………………………………………...



95

3.3.

Статистична обробка результатів експериментальних досліджень…………………………………………………………….


99

3.4.

^ Експериментальні дослідження характеру розподілу тиску в проміжку між взаємодіючими поверхнями захоплювача та об’єкта………………………………………………………………...



103

3.5.

Експериментальні дослідження силових характеристик струминних захоплювачів…………………………………………


112

3.5.1.

Експериментальні дослідження струминних захоплювачів з циліндричним соплом………………………………………………...


115

3.5.2.

Експериментальні дослідження струминних захоплювальних пристроїв ежекційного типу ….…………………………………..…


118

3.6.

Висновки……………………………………………………………...


122




РОЗДІЛ  ^ 4. РОЗРОБКА ТЕХНІЧНИХ ВИМОГ ДО СТРУМИННИХ ЗАХОПЛЮВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХ ТЕХНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК...…….



124

4.1.

Аналіз технічних вимог до струминних захоплювальних пристроїв……………………………………………………………...


124

4.2.

Аналіз характеристик об’єктів маніпулювання………………..

127

4.3.

Дослідження точності центрування струминними захоплювальними пристроями об’єктів маніпулювання……...


131

4.4.

Аналіз надійності роботи струминних захоплювачів…………..

137

4.5.

Дослідження питомої підіймальної сили струминних захоплювачів…………………………………………………………


139

4.6.

Дослідження енергетичної ефективності струминних захоплювачів…………………………………………………………


139

4.7.

Висновки……………………………………………………………...

144




РОЗДІЛ  ^ 5. ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ СТРУМИННИХ ЗАХОПЛЮВАЧІВ ТА ПРИСТРОЇВ ЗАВАНТАЖЕННЯ НА ЇХ ОСНОВІ…………………………………………………………..



145




5.1.

Розрахунок необхідної величини сили притягання об’єктів маніпулювання струминними захоплювальними пристроями…………………………………………………………..



145




5.2.

Методика вибору конструктивних параметрів струминних захоплювальних пристроїв та розрахунку їх силових характеристик……………………………………………………….



147




5.2.1.

Розрахунок силових та конструктивних параметрів силових характеристик струминних захоплювальних пристроїв для плоских об’єктів……………………………………………………...



148




5.2.2.

Розрахунок силових та конструктивних параметрів струминних захоплювальних пристроїв для циліндричних об’єктів…………...


149




5.3. 

Розрахунок динамічних характеристик струминних захоплювальних пристроїв………………………………………..


149




5.4.

Механізми завантаження штучних заготовок на базі струминних захоплювальних пристроїв…………………….…..


159




5.4.1.

Струминно-фрикційні живильники…………………………….…..

162




5.4.2.

Живильники для великогабаритних листових матеріалів………...

164




5.4.3.

Розрахунок основних параметрів струминних пристроїв завантаження листового матеріалу…………………………………


164




5.5.

Висновки……………………………………………………………..

167







^ ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ……………………….

168







СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………...

170







ДОДАТКИ……………………………………………………………

182






^ ПЕРЕЛІК ОСНОВНИХ УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СКОРОЧЕНЬ


ЗП

– захоплювальний пристрій;

СЗП

– струминний захоплювальний пристрій;

ОМ

– об’єкт маніпулювання;

ПР

– промисловий робот.



ВСТУП


На сучасному етапі розвитку економіки України прогресивним та ефективним можна вважати таке виробництво, яке здатне враховувати зміну попиту замовника і швидко переходити на випуск нової продукції. Це дозволить уникнути випуску продукції, що не знаходить попиту, а також дасть можливість запобігти нерезультативному витрачанню коштів і ресурсів.
З огляду на це, до систем автоматичного завантаження обладнання ставиться вимога щодо забезпечення належної гнучкості захоплювальних пристроїв з метою їх використання для різних, часто змінних предметів обробки.

^ Актуальність теми. У технологічних процесах різних галузей промисловості для виконання операцій завантаження виробів у технологічне обладнання, перспективним є використання струминних захоплювальних пристроїв, що відрізняються високою надійністю, довговічністю роботи та низькою собівартістю виготовлення. Можливість безконтактного захоплення та утримування об’єктів маніпулювання незалежно від їх матеріалу, механічних характеристик, структури поверхневого шару та температури підтверджує доцільність використання струминних захоплювачів.

Поряд з цим, недостатньо вивчені та потребують подальшого дослідження динаміка та умови протікання газового потоку в проміжку між взаємодіючими поверхнями струминного захоплювального пристрою та об’єкта маніпулювання, методи підвищення підіймальної здатності даних пристроїв за рахунок оптимізації їх конструктивних параметрів.

Тому питання, щодо обґрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювальних пристроїв завантаження, є актуальним та доцільним з огляду розширення сфери їх використання у виробничих процесах.

^ Зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертаційна робота виконана згідно з планом науково-дослідної роботи кафедри автоматизації технологічних процесів і виробництв Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (НДР ВК33-11 «Силові механізми піднімально-транспортних машин на базі струменевих елементів», номер державної реєстрації 0111U002594).

^ Мета і задачі дослідження. Мета роботи - обґрунтування конструктивних та експлуатаційних параметрів струминних захоплювальних пристроїв для підвищення їх піднімальної здатності за рахунок ефективного використання енергії потоку повітря.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

  • провести газодинамічний аналіз процесів протікання потоків повітря в соплових елементах та в проміжку між взаємодіючими поверхнями струминних захоплювачів та об’єктів маніпулювання, на його основі обґрунтувати методи підвищення піднімальної здатності даних пристроїв;

  • вивести аналітичні залежності для розрахунку силових характеристик струминних захоплювачів та визначення їх раціональних конструктивних параметрів;

  • обґрунтувати вплив геометричних параметрів активної (взаємодіючої з об’єктом маніпулювання) поверхні струминних захоплювачів на їх силові характеристики;

  • провести експериментальні дослідження розподілу розрідження на поверхні об’єктів маніпулювання та силових характеристик струминних захоплювачів, визначити їх раціональні конструктивні параметри, підтвердити встановлені теоретичні залежності;

  • встановити технічні вимоги, розробити методику інженерного розрахунку параметрів та динамічних характеристик струминних захоплювачів і механізмів завантаження на їх основі.

^ Об'єкт дослідження – газодинамічні процеси, що виникають в повітряному проміжку між активною поверхнею струминного захоплювача та об’єкта маніпулювання.

^ Предмет дослідження – вплив форми та розмірів активної поверхні, параметрів соплових елементів та джерела стиснутого повітря на експлуатаційні характеристики струминних захоплювальних пристроїв.

^ Методи дослідження. Під час проведення теоретичних досліджень використано методи математичного моделювання, інтегрального та диференціального числення, що базуються на класичних рівняннях механіки рідин та газів (рівняння нерозривності потоку, законах збереження енергії та кількості руху потоку повітря). Розв’язки рівнянь знайдено аналітичними або чисельними методами. Встановлення адекватності математичних моделей здійснювалась шляхом порівняння результатів розрахунку з даними фізичного експерименту.

^ Наукова новизна одержаних результатів:

  • вперше запропоновано та обґрунтовано способи збільшення ширини та глибини зони розрідження, створюваного струминним захоплювачем на поверхні об’єкта маніпулювання;

  • удосконалено математичні моделі для розрахунку статичних та динамічних характеристик струминних захоплювачів;

  • на основі виведених аналітичних залежностей вперше визначено раціональні геометричні параметри активної поверхні струминних захоплювачів;

  • встановлено закономірності впливу конструктивних параметрів та параметрів джерела стиснутого повітря на експлуатаційні характеристики струминних захоплювачів.

^ Практичне значення одержаних результатів. На основі результатів теоретичних та експериментальних досліджень параметрів потоку повітря та силових характеристик струминних захоплювачів з різними формами активної поверхні, розроблено раціональні конструкції даних пристроїв з циліндричним або кільцевим соплом, що призначені для утримування як плоских так і циліндричних об’єктів маніпулювання. Запропоновано інженерну методику розрахунку струминних захоплювачів та проектування пристроїв завантаження на їх основі, що має практичне застосування під час захоплення і транспортування виробів на різних етапах технологічного процесу.

Результати роботи впроваджені на ПАТ «Булат» (Тернопільська обл., смт. Микулинці) при автоматизації процесів завантаження заготівок у фрезерний верстат з ЧПК. Прогнозований річний економічний ефект від впровадження складає 13840 грн.

^ Особистий внесок здобувача. Основні положення та результати досліджень за темою дисертаційної роботи отримані автором самостійно, на основі власних ідей та розробок, а окремі досягнуті у співавторстві з працівниками кафедри. У працях, опублікованих у співавторстві, здобувачем особисто: проаналізовано способи подачі стрічкового матеріалу великої довжини на технологічне обладнання [84]; запропоновано механізми для завантаження плоских штучних заготовок в робочу зону обладнання [87]; досліджено динаміку процесу захоплення об’єктів маніпулювання струминними захоплювальними пристроями [97]; проведено теоретичні та експериментальні дослідження струминних ежекційних захоплювачів з різною формою активної поверхні з метою визначення їх оптимальних конструктивних параметрів [99]; визначено оптимальні значення конструктивних параметрів струминних захоплювальних пристроїв для автоматизації завантаження циліндричних об’єктів [112]; запропоновано аналітичні залежності для розрахунку технічних та експлуатаційних характеристик струминних захоплювальних пристроїв [113].

^ Апробація результатів дослідження. Основні положення та результати дисертаційної роботи доповідались та обговорювались: на наукових конференція Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя (м. Тернопіль, 2006р., 2007р., 2008р.); на всеукраїнській науковій конференції Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя (м. Тернопіль, 2009р.); на міжнародній науково-технічній конференції “Фундаментальні та прикладні проблеми сучасних технологій” (м. Тернопіль, 2010р.); на міжнародній науково-технічній конференції “Науково-прикладні аспекти автомобільної галузі” (м. Луцьк, 2010р.); на науковому семінарі «Науково-прикладні аспекти гідромеханіки та розвитку автоматизованих технологій в галузі транспортних машин» (проводився на базі кафедри технічної механіки, інженерної та комп'ютерної графіки Херсонської державної морської академії, протокол № 7 від 23.01.2012р.), на розширеному засіданні кафедри автоматизації технологічних процесів і виробництв Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя (27 грудня 2011р., протокол № 7).

Публікації. Основні положення та результати дисертаційних досліджень опубліковані в 14 наукових працях, з яких 7 статей у фахових наукових журналах та збірниках наукових праць, 2 тези доповідей всеукраїнської наукової конференції та міжнародної науково-технічної конференції, 4 тези доповідей науково-технічних конференцій, 1 патент на корисну модель.

^ Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається з вступу, п’яти розділів, загальних висновків і рекомендацій, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг дисертації складає 182 сторінки, містить 79 рисунків, 1 таблицю з текстом, список використаних джерел із 135 найменувань на 13 сторінках.

РОЗДІЛ 1

^ АНАЛІЗ СТАНУ ПРОБЛЕМИ ЗАХОПЛЕННЯ ОБ’ЄКТІВ МАНІПУЛЮВАННЯ ТА ОБҐРУНТУВАННЯ НАПРЯМКІВ ЇЇ ВИРІШЕННЯ

  1   2   3   4   5   6   7   8   9

Схожі:

ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження iconОбґрунтування майбутніх конструкцій інструментів, пристроїв, технології виготовлення деталі, методик та методів досліджень

ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження icon2. Код модуля: ес 6020 С01 Тип модуля: обов’язковий. Семестр: VI. Обсяг модуля
Загальні відомості про розподільні пристрої. Класифікація розподільних пристроїв. Типові конструкції розподільних пристроїв, їх особливості....
ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження iconРозрахунок основних параметрів кумулятивних зарядів з виїмкою параболічної форми
Вступ. У [1] показана доцільність застосування двобічних подовжених кумулятивних зарядів в контурному підриві. Ефективність використання...
ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження iconРозробка методик та програмного забезпечення для розрахунку конструкцій із гумових та гумовокордних матеріалів
Вищезгадані розробки реалізовані у вигляді пакету прикладних програм, який має зручний графічний інтерфейс користувача. Досліджено...
ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження iconСтруминних виконавчих пристроїв
К 55. 051. 03 у Сумському державному університеті за адресою: 40007, м. Суми, вул. Р. Корсакова, 2, СумДУ. З дисертацією можна ознайомитися...
ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження iconМетодичні вказівки до практичної роботи "Вибір засобів вимірювання та його обґрунтування"
Вибір засобів вимірювання та його обґрунтування” з дисципліни “Основи конструювання контрольно-вимірювальних пристроїв” для студентів...
ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження iconВ. I. Основні характеристики, суть розробки
Для чисельного моделювання оптимальних параметрів оптико-електронних пристроїв в середовищі matlab створена математична модель фазового...
ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження iconВ. I. Основні характеристики, суть розробки
Для чисельного моделювання оптимальних параметрів оптико-електронних пристроїв в середовищі matlab створена математична модель фазового...
ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження iconПлан захисту дисертаційних робіт на грудень 2011 року
Обґрунтування параметрів і режимів роботи доочищувача головок коренеплодів цукрових буряків
ОБҐрунтування параметрів та конструкцій струминних захоплювачів пристроїв завантаження iconПлан захисту дисертаційних робіт на грудень 2011 року
Обґрунтування параметрів І режимів роботи доочищувача головок коренеплодів цукрових буряків
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи