Анализ усилий в зоне измерения системы автоматического контроля геометрических размеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Самарский государственный технический университет

Анализ усилий в зоне измерения системы автоматического контроля геометрических размеров

О.Г. Корганова, В.А. Кузнецов

Аннотация

Рассматривается система автоматического контроля режущего инструмента роторной линии, предназначенной для изготовления и транспортировки толкателя клапана автомобиля «КАМАЗ». Анализируются усилия в зоне контроля, действующие на детали, и определяется требуемый крутящий момент.

Ключевые слова: система контроля, линейный размер, транспортировка, выборка, идентификация.

На кафедре ИИТ СамГТУ разработана система контроля режущего инструмента роторной линии, предназначенной для изготовления и транспортировки толкателя клапана автомобиля «КАМАЗ» (рис. 1).

Рис. 1. Контролю подлежат диаметр тарелки , диаметр шейки и длина l

На основании результатов измерения этих параметров и сравнения полученных результатов выносится заключение о качестве обрабатывающего инструмента.

Для передачи значений контролируемых размеров подвижным элементам датчиков измерительные рычаги должны прижиматься к поверхности контролируемой детали силой, обеспечивающей между рычагами и деталью надежный механический контакт. В то же время сила прижатия не должна вызывать смятие контактирующих поверхностей и упругую деформацию элементов, входящих в измерительную цепь. Установлено, что этим условиям наиболее полно отвечает измерительное усилие порядка H, создаваемое, например, микрометрическим инструментом [1].

Измерительный рычаг 3 (рис. 2), воспринимающий значение контролируемого размера , прижимается к боковой поверхности тарелки толкателя силой H, создаваемой пружиной. Измерительные рычаги 5 и 6, воспринимающие значение контролируемого размера , являются «плавающими»” и в процессе контроля под действием прижимающей силы должны занять положение, соответствующее минимальному диаметру шейки толкателя. На рис. 4 показана схема взаимодействия измерительного рычага с поверхностью шейки толкателя.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Схема взаимодействия контролируемой детали с измерительными рычагами

Измерительный рычаг 1 прижат к поверхности шейки толкателя 2 силой F, создаваемой пружиной. Сила F имеет две составляющие: нормальную составляющую (вектор перпендикулярен к касательной ВС, проведенной через точку касания А рычага 1 с поверхностью шейки) и тангенциальную составляющую , вектор которой направлен по касательной ВС. Причем

,

где - угол между перпендикуляром АД к касательной ВС и направлением силы F.

Сила приводит к появлению силы трения между поверхностью измерительного рычага и поверхностью шейки толкателя :

Так как рычаг 1 является “плавающим”, то под действием силы он двигается в зону минимальных значений диаметра шейки. Этот сдвиг прекратится при выполнении условия = или

Отсюда

(1)

Из выражения (1) определяется положение измерительного рычага, при котором сдвигающая сила будет уравновешена силой трения.

режущий роторный толкатель клапан

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Схема взаимодействия измерительного рычага с поверхностью шейки толкателя

Для трущихся поверхностей «сталь по стали» отсюда 0,1 = .

Из-за силы трения рычаг 1 не дойдет до линии измерения минимального диаметра шейки ЕК, вследствие чего появится погрешность измерения. Расстояние АМ определяется формулой

(2)

где R - радиус окружности шейки толкателя.

Погрешность передачи значения размера определяется отрезком MN:

При R = 3 мм и находим мм.

Для уменьшения этой погрешности толщина измерительного рычага I выбирается с учетом выражения (2) так, чтобы осевая линия рычага PL совпадала с линией измерения ЕК, а торцевая поверхность рычага выполняется выпуклой с радиусом кривизны, равным значению радиуса кривизны шейки толкателя.

Контролируемая деталь вступает во взаимодействие со спицами транспортного ротора в зоне контроля I, затем перемещается этими спицами поступательно вдоль направляющих, останавливаясь в зонах II и III для контроля соответственно параметров , и l.

Определим момент сил сопротивления и требуемый крутящий момент на валу транспортного ротора для перемещения контролируемой детали в каждой зоне контроля.

Зона I. В этой зоне на деталь действуют следующие силы сопротивления движению: - сила трения качения детали по направляющей, - сила трения скольжения между боковой поверхностью детали и направляющей, - сила трения скольжения между боковой поверхностью детали и спицами, - сила трения скольжения между торцевой поверхность детали и базовой измерительной поверхностью.

Учитывая, что

и приведя все силы к оси детали, получим

(3)

При равномерном движении детали выполняется условие

(4)

Из выражений 3 и 4 находится значение силы сопротивления движению, приложенной к спице транспортного ротора:

Минимальный крутящий момент, приведенный к валу транспортного ротора, определяется формулой

Минимальный крутящий момент, приведенный к валу транспортного ротора, рассчитывается по формуле

(5)

где ОА - расстояние от оси вращения ротора до направления движения детали.

Зона II. В этой зоне контролируемая деталь вступает в контакт с измерительными рычагами, и к силам сопротивления движению, которые имеют место в зоне I, добавляются силы трения, возникающие между измерительными рычагами и поверхностью детали:

,

где - силы, прижимающие рычаги к контролируемой детали.

При равномерном движении детали выполняют условие

(6)

Из равенства (6) находится значение силы сопротивления, приложенной к спице II:

.

Минимальный крутящий момент, приведенный к валу транспортного ротора:

(7)

Зона III. В этой зоне контролируемая деталь выходит из контакта с измерительными рычагами, передающими значение размеров и , и вступает в контакт с измерительным рычагом, передающим значение l.

(8)

Из равенства (8) определяется значение силы сопротивления движению

и минимальное значение крутящего момента

(9)

С помощью выражений (5, 7, 9) найдено:

,, .

Следовательно, наибольший момент сил сопротивления движению имеет место в зоне I.

Выполненный анализ усилий, действующих на деталь в зоне контроля, и определенный требуемый крутящий момент, приведенный к валу транспортного ротора, были проверены на практике. Результаты экспериментов показали работоспособность системы автоматического контроля.

Библиографический список

1. Кострицкий В.Г. и др. Контрольно-измерительные инструменты и приборы в машиностроении: Справочник (В.Г. Кострицкий, А.И. Кузьмин. - К.: Техника, 1986. - 55 с.)

2. Либерман Я.Л., Куванский В.В. Контрольно-сортировочные автоматы. - М.: Машиностроение, 1983. - 95 с.

3. Точность и производственный контроль в машиностроении: Справочник / Под. общ. ред. А.К. Кутая, Б.И. Сорочнина. - Л.: Машиностроение, 1983. - 368 с.

Размещено на Allbest.ru