Технологічне забезпечення виготовлення стрічок з зубчастих гумово-кордових рулонних заготовок

Размещено на http://www.allbest.ru

ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ПУЛЮЯ

УДК 621.822.64

Технологічне забезпечення виготовлення стрічок з зубчастих гумово-кордових рулонних заготовок

05.02.08 - технологія машинобудування

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Логуш Іван Володимирович

Тернопіль 2006

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Бережанському агротехнічному інституті Національного аграрного університету Кабінету Міністрів України

Захист відбудеться “4” липня 2006 р. о 1100 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К58.052.03 Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.

Автореферат розісланий “__”__________2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н., доц. Данильченко Л.М.

АНОТАЦІЯ

Логуш І.В. Технологічне забезпечення виготовлення стрічок з зубчатих гумово-кордових рулонних заготовок.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 технологія машинобудування - Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2006.

Робота присвячена підвищенню продуктивності праці та покращенню якості різання конвеєрної стрічки неоднорідної структури з відкритими трапецієвидними виступами для зачеплення з шліцами приводних валів на смуги з рулонних заготовок шириною 0,9 м і довжиною 50 м.

Виведено аналітичні залежності для визначення режимів різання для розрізання конвеєрних стрічок на смуги, конструктивних і кінематичних параметрів установки для її розрізання. Розроблено математичну модель процесу різання конвеєрної стрічки блоками різальних інструментів з визначенням силових і конструктивних параметрів установки. Теоретично обґрунтовано величини деформацій та на їх основі визначено конструктивні параметри вузла блоків різальних інструментів з дисковими різальними ножами.

Розроблено технологічний процес і запропоновано 12 різних технологічних схем процесів різання рулонів конвеєрної стрічки на смуги. Розроблено пакет прикладних програм для проведення машинного експерименту знаходження параметрів блоків різальних інструментів.

Спроектовано та виготовлено установку для різання конвеєрної стрічки на смуги і стенд для дослідження характеристик приводів установки. Установка в повному об'ємі впроваджена у виробництво на ВАТ “Тернопільський комбайновий завод” з економічним ефектом 7,8 грн. при розрізанні одного погонного метра, зі значним підвищенням продуктивності праці та якості вихідної продукції.

Ключові слова: технологічний процес, розрізання, конвеєрна стрічка, розмірний ланцюг, блок різальних інструментів.

АННОТАЦИЯ

Логуш И.В. Технологическое обеспечение изготовления лент зубчатых резиново- кордовых рулонных заготовок.-Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения. - Тернопольский государственный технический университет имени Ивана Пулюя, Тернополь, 2006.

Работа посвящена повышению производительности труда и улучшению качества разрезания конвейерной ленты с открытыми трапециевидными выступами на полосы с рулонных заготовок шириной 0,9 м и длиной 50 м, которую выпускает промышленность Германии и экспортирует в Украину.

Выведены аналитические зависимости для определения сил резания и подачи конвейерной ленты в зону резания с учетом конструктивных и технологических параметров резальных и подающих механизмов.

Схемы размещения резальных блоков определено технологически теоретическим обоснованием величины деформаций с величиной допуска ширины полосы 0, 2 мм.

На основании теории размерных цепей исследовано технологичность конструкций установки, выведены аналитические зависимости для определения максимальной и минимальной величины промежуточных и замыкающих цепей и допусков размерной цепи конвейерной ленты на полосы. Разработаны схемы раскроя рулона конвейерной ленты на полосы для прутковых транспортеров корнеуборочных машин КС-6Б и БМ-6Б соответственно для двух и четырех транспортеров с величиной отходов 2,32-5,88%.

Приведены аналитические зависимости для определения режимов резания и норм времени при разрезании конвейерной ленты на полосы, конструктивные и кинематические параметры установки для их разрезания. Разработана математическая модель процесса резания конвейерной ленты блоками режущих инструментов с определением силовых и конструктивных параметров установки. Теоретически определены величины деформаций и на их основе получены конструктивные параметры резального узла. Разработан технологический процесс и 12 различных технологических схем разрезания рулонов конвейерной ленты на полосы, а также пакет прикладных программ для проведения машинного эксперимента для определения параметров блоков режущих инструментов. Обоснованы параметры режущих, приводных и подающих механизмов установки.

Спроектировано и изготовлено установку для разрезания конвейерной ленты на полосы шириной 0,9 м с рулонов длиной 50 м дисковыми блоками в количестве 6 пар, мощностью электродвигателя 1,5 кВт, n=1500 об/мин, производительностью резания 12,54 м/мин и габаритными размерами 1394х752х970 мм и стенд для исследования характеристик привода установки. Установка в полном объеме внедрена на ВАТ “Тернопольский комбайновый завод” с экономическим эффектом 7,8 гр. при разрезании одного погонного метра, при этом значительно увеличена производительность труда и качество продукции.

Ключевые слова: технологический процесс, разрезание, конвейерная лента, размерная цепь, блоки режущих инструментов.

ANNOTATION

Logush I.V. Technical providing of cutting the roll feed belts into bands. - Manuscript.

Dissertation for the defence of a Candidate degree (Engineering) in specialist 05.02.08 - Mechanical Engineering - Ternopil Ivan Pul'uy State Technical University, Ternopil, 2006.

The dissertation is devoted to increasing the labour productivity and to improving the quality of cutting the feed belts with the opened trapeziodal lugs to be geared into the slits of drive shafts.

The analytical dependences to determine the cutting regimes while cutting the feed belts are given as well the constructive and kinetic parameters of installation being cut.

The mathematical model of cutting the feed belts by means of multi-brade pairs of disks to determine the power and structural parameters of installation is worked out.

The value of deformation is substantiated. The structural parameters of the node of multi-brade disks of cutting systems are proved as well.

The parameters of installation drive mechanisms are researched. The installation to cut the feed belts into bands is designed. The poster to represent the tool drive characteristic are made. The complete installation has been inroducted into production at the Ternopil Combine factory with the economic efficiency 7.8 hrn., in case of cutting 1 running meter, with the considerable rise of labour efficiency and quality of product output.

Key words: technological process, scission, conveyer ribbon, size chain multi-brades knifes blocks.

різальний конвеєрний стрічка

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Створення нових типів машин і механізмів транспортно-технологічних систем сприяє подальшому розвитку народного господарства та розширенню їх номенклатури, підвищенню продуктивності праці за рахунок досягнення науково-технічного прогресу.

Широкого застосування в приводах машин замість ланцюгових передач в стрічкових і пруткових транспортерах набули конвеєрні стрічки (КС) з відкритими трапецієподібними виступами для зачеплення з відповідними шліцевими виступами на приводних валах, що забезпечує передачу обертового руху без пробуксовування та перекосів. До їх переваг належать безшумність роботи та зменшення пошкодження коренеплодів в процесі транспортування. Промисловість Німеччини експортує такі гумово-бавовняні конвеєрні стрічки в рулонах шириною 0,9 м і довжиною 50 м у різні країни світу, в тому числі і в Україну. Для одночасного розрізання рулонів на смуги певної ширини з можливістю її регулювання виникла проблема у створенні відповідного устаткування з блоками різальних інструментів і механізмами регулювання відстані між ними.

У машинобудуванні широко використовуються конвеєрні стрічки з тканинним чи металічним кордом, пластмасові, шкіряні тощо. Проблемі їх розрізання присвячені роботи багатьох авторів, але питання проектування технологічних процесів, устаткування і різальних систем багаторядного розрізання на даний час в повній мірі не вирішено.

Лише в одному бурякозбиральному комплексі машин КС-6 і БМ-6 - використовують відповідно два і чотири транспортери різного функціонального призначення з конвеєрними стрічками відповідних розмірів замість ланцюгових передач (рис. 1).

У зв'язку з цим розроблення технологічного процесу розрізання конвеєрної стрічки на смуги з рулонів і конструкції устаткування з блоками різальних інструментів є актуальною задачею для машинобудівних підприємств України.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами.

Розроблення технологічного процесу розрізання конвеєрної стрічки на смуги і конструкції устаткування з блоками різальних інструментів проведено відповідно до тематики Бережанського агротехнічного інституту Національного аграрного університету і ВАТ “Тернопільський комбайновий завод” і є частиною загальної тематики “Розробка і дослідження ресурсо- та енергозберігаючих технологій в галузі сільськогосподарського машинобудування (2002-2006 рр.)” (№ державної реєстрації 0102U002299), а також координаційного плану Комітету з питань науки і техніки та Міністерства освіти і науки України з розділів “Машинобудування” (поз. 43) “Високоефективні технологічні процеси в машинобудуванні” на 2002-2006 роки, затвердженого Кабінетом Міністрів України.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - розроблення науково-практичних рекомендацій та технологічного оснащення для високопродуктивних технологій розрізання конвеєрної стрічки з рулонів на смуги.

Для досягнення мети в роботі поставлено наступні задачі:

- проаналізувати відомі технологічні процеси розрізання конвеєрної стрічки на смуги, обладнання і оснащення для їх реалізації та на цій основі удосконалити їх шляхом розроблення високопродуктивного технологічного оснащення з різальними інструментальними системами на основі нових схем захоплення конвеєрної стрічки з трапецієподібними виступами відповідного профілю подаючими роликами та відповідних схем розкрою рулонних заготовок;

- теоретично обґрунтувати параметри технологічних процесів розрізання конвеєрної стрічки блоками різальних інструментів та конструктивні параметри технологічного оснащення;

- на основі теорії розмірних ланцюгів розробити розмірний аналіз вузла дискових різальних елементів з визначенням проміжних і замикальної ланок та величини їх допусків;

- розробити математичну модель процесу різання конвеєрної стрічки дисковими ножами з визначенням силових параметрів технологічних процесів і конструктивних параметрів, технологічного оснащення;

- вивести регресійні залежності для визначення сили різання конвеєрних стрічок від конструктивних і технологічних параметрів ;

- теоретично обґрунтувати параметри привідних і подаючих механізмів установки для розрізання конвеєрної стрічки з визначенням силових і конструктивних параметрів;

- спроектувати та виготовити установку для розрізання конвеєрної стрічки блоками різальних інструментів з можливістю регулювання ширини смуг;

- спроектувати та виготовити механізм приводу установки та стенд для його дослідження з використанням порошкових гальм ПТ-20 і ПТ-40;

- провести комплекс експериментальних досліджень і виробити практичні рекомендації щодо вибору прогресивних режимів різання, оснащення та різальних інструментів для розрізання конвеєрної стрічки на смуги;

- розробити інженерну методику проектування запропонованих технологічних процесів.

Об'єкт дослідження - прогресивні технологічні процеси розрізання конвеєрної стрічки на смуги.

Предмет дослідження - технологічне оснащення для розрізання конвеєрної стрічки на смуги необхідних розмірів.

Методи дослідження. Теоретичні дослідження проведено з використанням фундаментальних засад технології машинобудування, теорій розмірних ланцюгів, інформатики, теорії пружності та пластичного деформування, теоретичної механіки, інженерної творчості і вибору раціональних технічних рішень. Апробація розроблених алгоритмів, програм і методик проводилась методом комп'ютерного моделювання. Результати експериментальних досліджень одержано за допомогою спеціально розробленого оснащення та різальних систем з використанням сучасних засобів, тензометричних методів вимірювань. Статистичне оброблення експериментальних даних проводилась з використанням прикладних програм для ПЕОМ.

Наукова новизна отриманих результатів:

На основі теоретичних досліджень вперше:

- теоретично обґрунтовано параметри технологічних процесів різання конвеєрної стрічки блоками різальних інструментів та конструктивні параметри технологічного оснащення;

- розроблено розмірний ланцюг вузла різальних інструментів з визначенням проміжних і замикальної ланок та величини їх допусків;

- розроблено математичну модель процесу різання конвеєрної стрічки дисковими ножами з визначенням силових і конструктивних параметрів технологічного процесу і технологічного оснащення;

- виведені регресійні залежності для визначення сили різання конвеєрних стрічок від параметрів процесу;

- теоретично обґрунтовано параметри привідних і подаючих механізмів установки для розрізання конвеєрної стрічки.

Практичне значення отриманих результатів:

Розроблено високопродуктивний технологічний процес розрізання конвеєрної стрічки на смуги заданих розмірів з рулонів, виготовлено та впроваджено установки, блоки різальних інструментів, привідні механізми та стенд для дослідження оптимальних силових та конструктивних параметрів.

Розроблено методику технологічного розкрою рулонної заготовки на смуги для пруткових транспортерів бурякозбиральних комплексів, а також методику розрахунку високомодульної зубчато-шліцевої передачі з модулем m=16 при подачі конвеєрної стрічки в зону різання, яка може бути використана при проектування пруткових, стрічкових, ковшових, скребкових транспортерів та інших механізмів. Розроблено конструкцію заточного верстату для заточування дискових інструментів.

Отримані результати впроваджено на ВАТ "Тернопільський комбайновий завод", а також в навчальний процес підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня бакалавр за спеціальністю 7.091902 "Механізація сільського господарства" та використовуються для викладання дисциплін: “Технологія сільськогосподарського машинобудування”, “Деталі машин”, “Піднімально-транспортні машини”, “Сільськогосподарські машини” в Бережанському агротехнічному інституті Національного аграрного університету. Технічна новизна розробок захищена чотирма деклараційними патентами України на винаходи.

Особистий внесок здобувача.

Основні теоретичні та експериментальні дослідження за темою дисертаційної роботи виконані автором самостійно. У працях, опублікованих у співавторстві [4, 5, 6, 7, 8, 9], здобувачем виведено аналітичні залежності для розрахунку режимів різання процесів розрізання конвеєрної стрічки на смуги, конструктивних параметрів установки та різальних систем для виконання цього технологічного процесу. Здобувачем також запропоновано основні елементи конструкції установки, подаючих механізмів і різальних систем [10, 11, 12, 13].

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати роботи доповідались і обговорювались на науково-технічних семінарах і наукових конференціях: Бережанського агротехнічного інституту і Національного аграрного університету; Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя “Прогресивні матеріали, технології та обладнання в машино та приладобудуванні” (2001-2006 рр.); Міжнародних науково-практичних конференціях: “Проблеми землеробської механіки” у Харківському Національному технічному університеті сільського господарства імені П.М. Василенка (2003); Національному аграрному університеті (2005); Луцькому державному технічному університеті (2006) і Національному технічному університеті “Київський політехнічний інститут” (2006).

Публікації. Основні положення та результати дисертації опубліковано в 18 статтях (5 одноосібних) у наукових журналах і збірниках наукових праць, з них 11 у фахових виданнях, 3 - в матеріалах Міжнародної науково-технічної конференції, 4 деклараційних патентах України на винаходи.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, загальних висновків, списку використаних літературних джерел і додатків. Загальний обсяг дисертації 183 сторінок, в тому числі 65 рисунків, 8 таблиць, список використаних літературних джерел з 141 найменувань та 5 додатків на 46 сторінках. Обсяг основного тексту дисертації - 136 сторінок.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформовано мету, об'єкт, предмет досліджень та задачі, які розв'язуються в роботі. Окреслено наукову новизну і практичне значення отриманих результатів. Наведено інформацію щодо апробації, структури та обсягу роботи.

В першому розділі на підставі аналізу літературних джерел встановлено, що існуючі конструкції установок і різальних інструментів для розрізання конвеєрної стрічки не забезпечують необхідної продуктивності та якості виконання технологічного процесу.

Питаннями розрізання конвеєрних стрічок, автотракторних шин і пластмасових деталей присвячені роботи Архипова Н.Н., Еарпачева П.С., Мазізеля М.М, Плевако Н.А., Лєпєтова В.А., Юрцева Л.Н., Петрини Ю.Д., Рублюк О.В., Ананьєва Н.В., Махлеса Ф.Л., Матвійчука А.В., Камишанова В.В., Михайлишина В.І., Гнатьо М.В. та багатьох інших.

Досліджено характерні конструктивні особливості, технічні вимоги й норми точності установок для розрізання конвеєрної стрічки, технологічні процеси їх виготовлення та перспективи розвитку.

Аналіз існуючих установок для розрізання конвеєрної стрічки висвітлив ряд їх недоліків: мала продуктивність праці, недосконалість технологічних засобів розрізання і обмежені технологічні можливості.

У другому розділі проведено розрахунок процесу різання КС декількома парами дискових ножів. Верхні та нижні ножі обертаються від приводу в різні боки за напрямком захоплення стрічки і подачі в зону різання з однаковими кутовими швидкостями (рис. 2, 3).

Особливістю дискових ножів є те, що одночасному різанню піддається вся товщина матеріалу, яка є постійною величиною для заданого кута захоплення і товщини стрічки.

Технологічне зусилля різання дисковими ножами залежить від площі зрізу та сили опору матеріалу різання. Його можна визначити за схемою процесу різання, яку наведено на рис. 4. Розрізуваний матеріал дотикається з дисковими ножами по дугах NK і КC. Площа зрізу F дорівнює сумі площ фігур NKH і CKG.

Визначено силу різання:

,(1)

де - опір матеріалу різання, Па; S - товщина стрічки, м; - кут прикладання рівнодійної; D - діаметр диска, м.

Однак на практиці умови різання можуть змінюватися внаслідок затуплення різальних кромок ножів, зміни величини зазору між ними, нерівності поверхні стрічки.

Дійсне зусилля зрізу може збільшуватися на 20-30%. Тому для вибору і розрахунку ножів використано залежність:

, (2)

де k - коефіцієнт, який враховує вплив зазначених факторів на процес різання у виробничих умовах; =1,2-1,3.

Точка прикладання рівнодіючого зусилля різання зі сторони дискових ножів співпадає з центром ваги фігури NKCAM.

Момент від сили різання для кожного диска дорівнює:

, (3)

де l - плече прикладання сили Рр відносно осі диска, м.

Оскільки на верхній і нижній вали діють одинакові крутні моменти, то розрахунок проведено для одного із них. Розглянемо верхній вал (рис.3).

Сила різання Рр, що виникає під час різання стрічки 1 дисковими ножами 2, розкладається на радіальну складову силу Рr1, направлену до центра вала 3, і на тангенційну складову силу Рt1, направлену по дотичній до різального ребра ножа, які можна визначити за залежностями:

(4)

Кут захоплення конвеєрної стрічки ножами визначено за залежністю:

, (5)

де а - величина перекриття ножів, м.

При дії складової сили Рр на різальну кромку ножа із кутом загострення в виникає осьова сила Ра1, направлена паралельно осі обертання ножа, яка визначається за формулою:

. (6)

Внаслідок цього виникає згинний момент М, що діє на ніж та вал установки:

. (7)

Розрахунок проведено за умови забезпечення міцності при дії максимального згинного та крутного моментів у небезпечному перерізі.

Під час передачі крутного моменту на вал в зубчастому зачепленні на колесі виникають складові зусилля: Рr - радіальна складова сили передачі, Рt - тангенційна складова сили передачі, значення яких можна визначити за наступними залежностями:

(8)

де т - кількість пар ножів; б - кут зачеплення евольвентної зубчастої передачі, .

У загальному вигляді рівняння деформації осі вала записується у вигляді:

, (9)

де і - відповідно згинний момент та поперечна сила на - му ножі;
- відповідно модуль Юнга та момент інерції перерізу - (параметри жорсткості вала); і - відповідно початкове зміщення та кут повороту вала; - координати точки встановлення відповідного дискового ножа; - кількість ножів на валу; -біжуча координата (); - довжина вала між опорами, м.

У формулі (9) доданок з індексом враховується лише при .

Аналогічно кут повороту відповідного перерізу визначено за формулою:

. (10)

На рис. 5 представлено розрахункову схему розмірного ланцюга технологічного процесу розрізання конвеєрної стрічки на смуги блоками різальних дискових ножів.

Рівняння номінальних розмірів для визначення мінімальної та максимальної величин замикальної ланки:

(11)

Рис. 5 Розмірний ланцюг технологічного процесу розрізання конвеєрної стрічки парами дискових ножів: 1-нижній привідний вал; 2-дискові ножі нижнього привідного вала; 3-конвеєрна стрічка; 4-верхній привідний вал; 5-дискові різальні ножі верхнього привідного вала

Визначено допуск замикальної ланки :

- для ланцюга А:

; (12)

- для ланцюга Б:

(13)

У цьому ж розділі запропоновано 12 різних технологічних схем процесів розрізання рулонів конвеєрної стрічки парами дискових ножів на смуги шириною 50-60 мм для пруткових транспортерів, 300-600 мм - для стрічкових та інших типів конвеєрів з подаючими шліцевими валами для різних типів виробництв.

В третьому розділі наведено програму й методику експериментальних досліджень процесу розрізання конвеєрної стрічки на смуги та відпрацювання установки на технологічність конструкції.

Установка для розрізання конвеєрної стрічки на смуги (рис. 6) складається з рами 3, на якій встановлено основні вузли та механізми: електродвигун 2, пульт керування 4, нижній 5 і верхній 6 привідні вали ножових блоків 8, з паралельними осями, а кути загострення різальних ребер розміщені всередині блоків.

Між дисковими ножами встановлено регулювальні втулки 9, причому дискові ножі встановлено на нижньому і верхньому привідних валах навпроти розпірно-регулювальних втулок співвісного вала з можливістю обертання за напрямком захоплення і подачі конвеєрної стрічки 12 в зону різання. Зовнішні діаметри регулювальних втулок менші від зовнішніх діаметрів дискових ножів на величину вільного проходження конвеєрної стрічки (рис. 7).

Механізм подачі конвеєрної стрічки в зону різання зображено на рис. 8. Подаючий шліцевий ролик 7 цього механізму встановлено за ходом подачі конвеєрної стрічки 12 перед нижнім привідним валом з можливістю горизонтальної її подачі в зону різання. Поперечний профіль і розміри подаючого ролика визначено профілем і розмірами відкритих пазів. Перед ножовими блоками 8 за ходом подачі стрічки встановлено притискний вал 10 з відкидним кронштейном 11.

Установка працює таким чином. Конвеєрна стрічка з рулона подається на стіл установки і захоплюється шліцевими виступами привідного вала 7. Рулон з намотаною конвеєрною стрічкою 12 встановлюється на осі козлової підставки перед установкою. Вільний її кінець встановлюють в міжвалковий простір між верхнім 6 приводним валком і нижнім подаючим шліцевим валом 7 таким чином, щоб його шліци входили в зачеплення з шліцами конвеєрної стрічки 12. Після цього вмикають установку для здійснення процесу різання. Ширина смуг визначається довжиною регулювальних втулок.

Технічна характеристика установки: електродвигун А (АОЛ) 02-22-4, потужністю 1,5 кВт, кількість обертів - 1400 об/хв; ножі різальні 105 мм, матеріал сталь У8А, НRC 60-65 од, кут заточування ножа при вершині 20; швидкість різання 0,2 м/с; подача 12,54 м/хв.

Експериментальні дослідження проводились у дві серії, в першій з них змінювали технологічні параметри: швидкість різання V=5-20 м/хв, подачу S=300-950 мм/хв, глибину різання t=5-25 мм. В другій серії змінювали конструктивні параметри різальних елементів, зовнішній діаметр ножів D=100-300 мм і кут їх загострення =15-30. Розглянуто питання вибору граничної швидкості різання конвеєрної стрічки, стійкості ножових блоків; уточнено їх конструктивні параметри.

Для проведення досліджень запобіжних елементів приводів установок для розрізання конвеєрної стрічки спроектовано та виготовлено спеціальний стенд з порошковими гальмами моделі ПТ-20 і ПТ-40 та розроблено методику дослідження цих приводів.

У четвертому розділі наведено результати експериментальних досліджень розрізання конвеєрної стрічки на смуги. Розроблено 3 схеми розкрою рулона конвеєрної стрічки шириною 0,9 м на смуги для пруткових транспортерів коренезбиральних машин КС-6Б і БМ-6Б з величиною відходів 2,32-5,88 %.

В результаті проведених експериментальних досліджень встановлено залежності сили різання від подачі, швидкості різання, товщини матеріалу, діаметра ножів (рис. 9-12) і конструктивних параметрів різальних елементів.

Графіки 9-12 доводять, що із збільшенням швидкості різання сила різання зменшується, а із збільшенням товщини матеріалу, подачі та діаметру ножів - збільшується.

Розглянуто питання вибору граничної швидкості різання без налипання гуми, що призводить до значного збільшення сили різання, задимлення та забруднення навколишнього середовища.

Діапазон швидкостей встановлено експериментально за умови відсутності пробуксовування ножів під час подачі стрічки в зону різання і за умови, що в процесі різання температура нагріву інструмента не перевищує допустимої (150-180С). Крім цього, швидкість обертання різальних ножів і шліцевого подаючого вала повинні бути узгоджені.

Для проведення експериментальних досліджень було спроектовано і виготовлено стенд для дослідження запобіжних муфт, технічна характеристика якого: потужність двигуна 4 кВт, частота обертання 1200 об/хв.

В результаті проведених теоретичних і експериментальних досліджень уточнено залежності для визначення крутних моментів, які передаються від приводу установки в процесі розрізання конвеєрної стрічки блоками дискових різальних інструментів, від режимів різання та конструктивних параметрів різальних інструментів.

У п'ятому розділі наведено методику проектування технологічного оснащення для розрізання конвеєрної стрічки на смуги. Виведено та уточнено аналітичні залежності для визначення конструктивних і технологічних параметрів установки. Так, діаметр дискового ножа визначено за залежністю

, (15)

де - діаметр вала, мм; - діаметр ступиці або розпірної втулки, мм; Н - товщина конвеєрної стрічки, мм; д - величина перекриття ножів (мм); - величина зазору між ступицею різального ножа та конвеєрною стрічкою, мм.

В роботі визначено величину подачі конвеєрної стрічки в зону різання, передаточне відношення від шпинделя до шліцевого вала і кількість його обертів, яка визначає продуктивність установки.

Технологічне зусилля різання дисковими ножами є функцією площі зрізу матеріалу різання та кількості пар ножів

, (16)

де n - кількість пар різальних ножів.

Потужність різання визначено за формулою:

. (17)

де V - швидкість різання, м/хв.

Запропонована методика розрахунку високомодульної зубчато-шліцевої передачі з модулем m=16 для подачі конвеєрної стрічки в зону різання може використовуватися для проектування пруткових, стрічкових, ковшових, скребкових транспортерів та інших механізмів.

В розділі наведено опис лінії для розрізання конвеєрної стрічки на смуги в умовах крупносерійного та масового виробництва та опис конструкції запобіжної кулькової муфти приводу установки, а також методику визначення силових і конструктивних параметрів.

Запропоновано методику розрахунку привідних валів блоків різальних інструментів з метою урівноваження радіальних зусиль, виведено рівняння деформації вала з визначенням кутів повороту відповідних перерізів, де встановлюються дискові ножі.

За допомогою комп'ютерної програми проаналізовано деформації для кожної з типових схем та визначено оптимальну схему розміщення ножових блоків.

Подано опис конструкції та принцип роботи верстату для заточування дискових ножів різальних систем установки.

Наведено техніко-економічне обґрунтування використання запропонованої установки та запропонованої схеми різання конвеєрної стрічки блоками різальних інструментів. Установка пройшла виробничі випробування з повним впровадженням на ВАТ “Тернопільський комбайновий завод” зарекомендувала себе високопродуктивною, з розширеними технологічними можливостями. Економічний ефект від розрізання одного погонного метра стрічки складає 7,8 грн.

ВИСНОВКИ

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі, що виявляється в розробленні високопродуктивних способів розрізання конвеєрної стрічки з неоднорідною структурою на смуги, які останнім часом широко використовуються замість ланцюгових передач в приводах машин, стрічкових і пруткових транспортерів з рулонів шириною 0,9 м і довжиною 50 м та конструкції установки з блоками різальних інструментів, які характеризуються значним збільшенням продуктивності праці та якості продукції. Вирішення цієї проблеми дозволить покращити технічні та експлуатаційні параметри транспортерів машин різного службового призначення. На основі проведеного аналізу науково-технічних і патентних джерел встановлено, що існуючі технологічні процеси розрізання конвеєрної стрічки на смуги здійснюються традиційними методами на універсальних металорізальних верстатах, що не відповідає вимогам продуктивності та якості процесу різання, стійкості інструменту. Вперше запропоновано 12 різних технологічних схем процесів розрізання рулонів конвеєрної стрічки з трапецієвидними виступами блоками різальних інструментів на смуги шириною 50-60 мм для пруткових транспортерів і 300-600 мм для стрічкових та інших конвеєрів і подаючими валами з шліцевими виступами форми впадин конвеєрної стрічки для різних типів виробництв.

2. Вперше виведено аналітичні залежності для визначення сил різання й подачі конвеєрної стрічки в зону різання з врахуванням конструктивних і технологічних параметрів різальних і подаючих механізмів з модулем шліцевого вала 16 мм, а також властивостей матеріалу конвеєрної стрічки з трапецієвидними виступами. Запропонована методика розрахунку високомодульної зубчато-шліцевої передачі з модулем m=16 для подачі конвеєрної стрічки в зону різання може бути використана для проектуванні пруткових, стрічкових, ковшових, скребкових транспортерів та інших механізмів. Схеми розміщення різальних блоків визначаються як технологічно, так і теоретично, за яких деформації системи є мінімальними, а взаємне перекриття ножів відсутнє, з величиною допуску ширини смуг рівною ±0,2 мм.

3. На основі теорії розмірних ланцюгів вузла блоків різальних інструментів досліджено технологічність конструкції установки, вперше виведено аналітичні залежності для визначення максимальної та мінімальної величин складових проміжних і замикальної ланки та допуску розмірного ланцюга технологічного процесу розрізання конвеєрної стрічки блоками різальних інструментів. Розроблено схему розкрою рулона конвеєрної стрічки на смуги для пруткових транспортерів коренезбиральних машин КС-6Б і БМ-6Б з величиною відходів 2,32-5,88%.

4. Розроблено динамічну модель процесу різання конвеєрної стрічки блоками різальних інструментів з визначенням технологічної сили різання, встановлено, що зусилля різання та згинні моменти можуть мати різне значення для кожного ножа, що визначається його геометрією та взаємним деформуванням системи різання з коефіцієнтом запасу міцності 1,6-2.

5. Розроблено набір інструментальних засобів і на його основі вперше пакет прикладних програм для проведення машинного експерименту із знаходженням прогину валів та кутів повороту характерних перерізів, з розміщенням ножів для шести випадків деформації системи, що складається із чотирьох пар ножів при таких значеннях: м; м4; Н; Н•м, а також для автоматизованого проектування змінних різальних елементів багато-функціонального пристрою для розрізання конвеєрних стрічок різної ширини.

6. Для проведення експериментальних досліджень спроектовано і виготовлено установку для розрізання конвеєрної стрічки шириною 0,9 м і довжиною 50 м з трапецієвидними виступами з рулонів на смуги дисковими блоками в кількості 6 пар, кількість обертів електродвигуна 1500 об/хв, потужність електродвигуна 1,5 кВт, продуктивність різання 12,54 м/хв, габаритні розміри установки 1394Ч752Ч970 мм. Спроектовано і виготовлено пристрій для заміру величини крутного моменту різання конвеєрної стрічки парами дискових ножів.

7. Обґрунтовано конструктивні та технологічні параметри різальних систем установки. В результаті теоретичних та експериментальних досліджень встановлено раціональні параметри дискових ножів і швидкості їх роботи. Так, зовнішній діаметр дискових ножів доцільно вибрати в межах D=80-120 мм, кут заточки =20о, матеріал - сталь У7А, ХВГ з твердістю HR=38-45, кількість обертів шпинделя 28-40 об/хв, з метою незасалювання ножів гумою. Для більшої швидкості різання різальні ножі необхідно охолоджувати.

8. Теоретично обґрунтовано конструкцію запобіжного механізму, величину крутного моменту з визначення силових і конструктивних параметрів. Експериментально встановлено, що із збільшенням радіуса кульки rк запобіжного пристрою на 1 мм навантажувальна здатність збільшується на 21-30%. Із збільшенням глибини пазу hп на 1 мм компенсуючі властивості муфти знижуються на 26-38%, проте навантажувальна здатність збільшується на 25-48%. Раціональне співвідношення між глибиною пазу hп і радіусом кульки rк складає hп/rк=0,5-0,65.

9. В результаті проведеного комплексу експериментальних досліджень розрізання конвеєрної стрічки на смуги виведено рівняння регресійних залежностей, в результаті чого було встановлено, що зусилля різання дисковими ножами залежно від величини подачі збільшується від 20 до 120 кН, а із збільшенням швидкості від 5 до 15 м/хв, зусилля різання зменшується до 20-80 кН. Залежність сили різання від товщини стрічки (5-20 мм) збільшується в межах 5-25 кН, а різання від кута заточування дисків (10-30°) збільшується в межах 700-1900 Н. На основі проведеного комплексу експериментальних досліджень виведено регресійні залежності для визначення сил різання залежно від різних факторів.

10. На основі проведеного комплексу теоретичних і експериментальних досліджень розроблено конструкцію установки для розрізання конвеєрної стрічки на смуги, оснащену блоками різальних інструментів, яка забезпечує підвищення продуктивності праці та якості продукції. Економічний ефект від розрізання одного погонного метра такої стрічки складає 7,8 гр. Технологічна новизна розробленої установки для розрізання конвеєрної стрічки і заточного верстату дискових ножів захищена 4 деклараційними патентами України на винаходи. Результати досліджень в повному об'ємі впроваджено на ВАТ "Тернопільський комбайновий завод" та в навчальний процес.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Логуш І.В. Теоретичні передумови процесу різання конвеєрних стрічок сільськогосподарських машин дисковими ножами // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства “Механізація сільськогосподарського виробництва”. - Випуск 24. -Харків: ХДТУСГ, 2004. - С.74-80.

2. Логуш І.В. Обґрунтування техніко-економічних параметрів верстатів для порізки транспортної стрічки сільськогосподарських машин // Наукові нотатки. - Луцьк: Ред. вид. відділ ЛДТУ, 2005.- Вип. 17.-С.192-199.

3. Логуш І.В. Розрахунок на міцність шпинделя верстату для порізки конвеєрної стрічки. // Наукові нотатки. - Луцьк: Ред. -вид. відділ ЛДТУ, 2005.- Вип. 16.-С.199-205.

4. Логуш І.В. Обґрунтування техніко-економічних параметрів установки для розрізання транспортної стрічки сільськогосподарських машин // Вісник Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Т.11, №2. - Тернопіль: ТДТУ, 2006. - С.46-50.

5. Логуш І.В. Результати експериментальних досліджень порізки конвеєрної стрічки дисковими ножами // Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. - Вип. 18. - Краматорськ: ДДМА, 2004. - С.222-226.

6. Гевко Б., Білик С., Логуш І. Інженерна методика проектування верстату для порізки конвеєрних стрічок // Вісник Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Т.11, №2. - Тернопіль: ТДТУ, 2006. - С.57-62.

7. Матвійчук А.В., Логуш І.В. Розмірний аналіз технологічного процесу різання конвейєрної стрічки на смуги // Наукові нотатки. - Луцьк: Ред. -вид. відділ ЛДТУ, 2004.- Вип. 14. - С.207-215.

8. Матвійчук А.В., Логуш І.В., Михайлишин В.І. До особливостей порізки транспортних стрічок та автотракторних шин // Вісник Харківського державного технічного університету сільського господарства “Механізація сільськогосподарського виробництва”. - Випуск 23. -Харків: ХДТУСГ, 2004. - С.332-338.

9. Гевко Б.М., Логуш І.В., Михайлишин В.І. Інструментальне забезпечення порізки гумових армованих виробів // Наукові нотатки. - Луцьк: Ред. -вид. відділ ЛДТУ, 2003.- Вип. 13. -С.41-48.

10. Матвійчук А.В., Логуш І.В. Виготовлення деталей транспортно-технологічних систем // Технологія сільськогосподарського машинобудування: Підручник. - К: Кондор, 2006. - С. 353-360.

11. Гладьо Ю.Б., Логуш І.В. Розрахунок деформаций шпинделя верстату для порізки конвеєрної стрічки // Вісник Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Т.11, №1. - Тернопіль: ТДТУ, 2006. - С.60-67.

12. Пат. 66164А Україна МКВ B23Q37/00. Верстат для порізки конвеєрної стрічки на смуги / Матвійчук А.В., Логуш І.В., Гевко І.Б., Михайлишин В.І. -№2003087462; Заявл. 07.08.2003; Опубл.15.04.2004; Бюл. №4. -3с.

13. Пат. 6530 Україна МКВ F16D7/06. Запобіжна кулькова муфта / Гевко І.Б., Логуш І.В. -№20040907714; Заявл. 22.09.2004; Опубл. 16.05.2005; Бюл. №5. -3с.

14. Пат. 6427 Україна МКВ B23Q37/00. Лінія для порізки конвеєрної стрічки на смуги / Матвійчук А.В., Логуш І.В., Гевко І.Б., Гурик О.Я. -№20040806669; Заявл. 10.08.2004; Опубл. 16.05.2005; Бюл. №5. -3с.

15. Пат. 66502 Україна МКВ B23Q37/00 Верстат заточний / Вовк Я.Ю, Матвійчук А.В., Логуш І.В., та інші. -№2003076051; Заявл. 01.07.2003; Опубл. 17.05.2004; Бюл. №6. -3с.

16. Логуш І.В. Обгрунтування способів порізки полотен конвеєрів / Восьма наукова конференція Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Тернопіль, 2004. - С. 46.

17. Логуш І.В. Лінія для порізки конвеєрної стрічки на смуги / Дев'ята наукова конференція Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Тернопіль, 2005. - С. 18.

18. Логуш І.В. Технологічні схеми порізки конвеєрної стрічки на смуги / Десята наукова конференція Тернопільського державного технічного університету імені Івана Пулюя. - Тернопіль 2006. - С. 49.

Размещено на Allbest.ru