≤ 1000 об. мин.
Электромагнит выбирается по тяговому усилию, определяемому в зависимости от типа средства механизации.
Гидравлический привод
Этот привод используется в устройствах с небольшими габаритными размерами штампового пространства, где необходимы значительные усилия (ковка на мощных прессах). Вследствие несжимаемости масла гидравлические системы позволяют практически осуществлять любой закон движения рабочего органа при значительных усилиях. Это делает их незаменимыми в механизмах, в которых требуется точно выдерживать заданный закон движения.
В гидроприводах применяются два типа гидродвигателей: поступательного действия (гидроцилиндры) и вращательного действия (гидромоторы).
Для механизмов, приводящих в движение большие массы, или при высоких скоростях перемещения поршня используют гидроцилиндр, представленный на рис.3.
Рисунок 3. - Гидроцилиндр с буферным устройством
В полости ІІ поддерживается рабочее давление, в І и ІІІ - давление сливной магистрали. По мере движения поршня 1 шток 2 заходит во втулку 4, смонтированную в крышке 5. Сопряжение втулки 4 со штоком 2 поршня выполнено по посадке, поэтому выход жидкости из полости І происходи через отверстие 3 в штоке 2 поршня. Так как сечение отверстия 3 небольшое, то в полости І постепенно повышается давление, т.е. увеличивается сила сопротивления движению поршня, при этом поршень плавно останавливается. Изменяя длину штока 2 и площадь сечения отверстий 3, можно получить оптимальные скорости при останавливании поршня.
При движении поршня влево обеспечивается плавное нарастание скорости, так как давление в полости ІІІ действует в начальный период на небольшую кольцевую площадь штока.
Применение буферного устройства возможно лишь в том случае, когда в начале движения требуются меньшие усилия, чем в процессе работы. Если на протяжении всего хода необходимо полное рабочее усилие, то в крышке 5 между полостями І и ІІІ устанавливается обратный клапан, пропускающий жидкость только в направлении полости І.
При конструировании гидравлического привода для средств механизации решаются, как правило, две основные задачи: обеспечение необходимого тягового усилия и заданного времени срабатывания привода. Под временем срабатывания гидравлического привода понимается время, прошедшее с момента срабатывания распределительного клапана до момента, когда гидравлический привод выполнил свои функции. В гидравлических приводах средств механизации - это момент окончания перемещения поршня, в гидравлических системах силовых устройств захватных органов - это момент, когда на штоке поршня развилось полное рабочее усилие.
Пневмопривод применяется в средствах механизации для обеспечения быстродействия. Вместе с тем, он должен обеспечить и высокую точность позиционирования. Эти параметры пневмопривода являются основными для приводов перемещения средств механизации. При использовании в качестве силовых приводов для пневмопривода важно обеспечить необходимое давление в рабочей полости.
По конструктивным признакам пневмоприводы разделяют на одностороннего и двухстороннего действия.
В односторонних пневмоприводах движение поршня в одну сторону происходит под действием сжатого воздуха, а в другую - под действием пружины, мембраны или усилия от массы подвижных частей. В двухсторонних пневмоприводах движение в обе стороны осуществляется под давлением сжатого газа на поршень.
При проектировании пневмоприводов решаются две задачи: гашение скорости в конце хода поршня и фиксация конечного положения поршня и связанного с ним штока. Применение резиновых прокладок, пружин способствует замедлению скорости хода поршня в конце движения, но не позволяет точно фиксировать его конечное положение, т.е позиционирование.
В быстсродействующих приводах для гашения скорости поршня применяют метод повышения давления в полости выхлопа за счет использования тормозных золотников дроссельных устройств.
Пневмогидропривод
Применение совместно действующих пневматического и гидравлического приводов позволяет улучшить динамические характеристики и повысить силовые возможности привода в целом. Используют пневмогидропривода в механизмах выдвижения руки манипулятора.
Стабильная работа пневмогидропривода обеспечивается при десятикратном превышении площади пневмоцилиндра над площадью гидроцилиндра.
В пневмогидроприводе реализуется достоинство пневмопривода - быстродействие и гидропривода - создание значительных силовых воздействий и точности позиционирования.
. Принципы и критерии выбора приводов
Выбор привода зависит от многих факторов: особенностей механизированного устройства и деталей, для которых оно применяется, типа захватного органа, вида пресса и т.д.
Индивидуальный привод по сравнению с приводом от пресса имеет следующие преимущества:
обеспечивает оптимальную скорость перемещения изделия;
позволяет более рационально скомпоновать механизирующее устройство;
может быть использовано для перемещения детали во время холостого хода и в период выстаивания пресса.
Для надежной работы средств автоматизации и механизации с индивидуальным приводом необходимо осуществить надежные блокировки, исключающие попадание деталей устройств механизации под штамп при сдваивании ходов пресса или при другом аварийном случае.
Привод средств механизации от пресса позволяет добиться наиболее высокой производительности. Поэтому во всех случаях, когда требуется обеспечить съем крупных деталей в количестве 15 штук, средник - 40 штук, мелких - 90 шт. в минуту, необходимо проектировать специальные машины с пониженным числом ходов ползуна в минуту, но с приводом САМ от пресса. Для крупногабаритных деталей вне зависимости от быстроходности пресса надо применять индивидуальный привод САМ.
Индивидуальный привод САМ бывает электрическим, пневматическим, гидравлическим, гидропневматическим и вибрационным. Приводы, обеспечивающие поступательное движение являются приводами двухстороннего действия, вращательное - одностороннего, то есть нереверсивного действия. Обычно при применении приводов одностороннего (реверсивного) действия отпадает необходимость в использовании механизма периодического движения, так как средства механизации приводом возвращаются в исходное положение. В большинстве случаев при использовании нереверсивных приводов (от вала отбора мощности, от электродвигателя) применяется механизм периодического движения.
Преимущества электроприводов:
легкость регулирования;
бесшумность;
отсутствие трубопроводов;
доступность электроэнергии;
простота монтажа и наладки;
высокая надежность.
Недостатки:
большая зависимость скорости выходного звена от нагрузки, что приводит к необходимости создания дополнительных контуров управления;
наличие сложной кинематической цепи между электродвигателем и рабочим органом механизма.
Преимущества пневмоприводов:
простота конструкции как исполнительного устройства, так и аппаратуры для его управления;
более низкая первоначальная стоимость (короче возвратные линии, так как отработанный воздух можно выпускать в атмосферу;
использование заводской пневмосети для привода;
работа пневмосистемы не зависит от колебаний температуры (не надо специальных охлаждающих устройств).
Недостатки пневмоприводов:
- необходимость торможения движения выходного звена привода в конце, так как при большой скорости движения выходного звена при подходе к упорам возможны сильные удары по этим ударам;
шум при работе.
Преимущества гидроприводов:
создание больших механических нагрузок (в сравнении с пневмоприводом);
высокие показатели точности позиционирования;
небольшие размеры;
обеспечение любого закона движения выходного звена исполнительного механизма вследствие несжимаемости жидкости.
Недостатки гидроприводов:
применение специальных насосных установок и устройств для охлаждения жидкости.
3. Классификация и типы преобразующих механизмов
Преобразующие механизмы предназначены для изменения характера движения ведомого звена привода в заданный характер движения исполнительного механизма или рабочего органа. Непрерывное движение двигателя преобразуется в прерывное с помощью таких механизмов, как обгонные муфты, храповые получервячные механизмы, мальтийский крест и др.
Классификация преобразующих механизмов приведена на рис. 4
Рисунок 4 - Классификация преобразующих механизмов
Для преобразования поступательного движения в поступательное используются конструктивные разновидности клиновых, рычажных, реечных, роликовых механизмов. Клиновые и рычажные механизма применяют при ходе рабочего органа в пределах 50-70 мм. при необходимости обеспечить большую величину движения применяют реечные механизмы.
Поступательное движение во вращательное преобразуется с помощью байонетного, реечного или рычажно-роликового механизма. Байонетный и реечный механизмы используют при необходимости перемещения захватного органа в одну и в разные стороны (направления) при непрерывном движении. Рычажно-роликовый применяют с механизмом периодического движения.
Преобразование вращательного движения в поступательное осуществляется кривошипным механизмом, при этом рабочий орган совершает возвратно-поступательное непрерывное движение. для получения прерывистого движения в преобразующий механизм встраивается механизм периодического движения (дополнительно), например, храповые колеса в револьверной подаче.
Преобразующие механизмы характеризуются передаточным отношением, которое определяет отношение, скорости ведомого звена привода к скорости перемещения или вращения рабочего органа средств механизации.
Постоянные передаточные отношения имеют механизмы, состоящие из зубчатых, червячных. цепных, винтовых и реечных передач. Передачи с одним или несколькими рычажными, кривошипно-коленными и другими соединениями обеспечивают переменное передаточное отношение, при этом перемещение рабочего органа может происходить (осуществляться) с переменной скоростью даже при постоянной скорости двигателя. расчеты преобразующих механизмов выполняются согласно теории механизмов и машин.
. Общие сведения и классификация систем управления и блокировки
Система управления и блокировки САМ обеспечивает включение привода, связывает работу захватного органа с работой привода, предотвращает поломки элементов САМ и технологического оборудования при нечёткой или непрерывной работе захватного органа в опасной зоне пресса. Эти системы необходимо отличать от средств контроля, которые по выполняемым функциям относятся к средствам автоматики.
Высокие скорости перемещения захватных органов, звеньев преобразующих механизмов, большие развиваемые усилия обуславливают необходимость предохранительных устройств. Срабатывание их происходит тогда, когда усилие, передаваемое звеном (например, тягой кривошипно-реечного механизма преобразования движения), превышает допустимое, контролируемое затяжкой пружины.
В подавляющем большинстве случаев применяются САМ имеющие привод от пресса и имеющие самую надёжную самую надёжную систему управления - механическую, функцию которой выполняют преобразующие механизмы.
. Функции систем блокировки. Средства блокировки
Функциями любых систем управления являются:
пуск и останов всех цикловых механизмов;
подчинение работы всех механизмов заданной программе в соответствии с циклограммой работы;
обеспечение связи работы САМ с работой технологического оборудования.
Для проектирования и правильного использования систем управления необходимо построение циклограммы работы, что возможно при полном представлении конструкции и описания её работы.
Практически все технические устройства, являющиеся САМ, состоят из одних и тех же элементов, которые конструкторами-проектировщиками комбинируются с целью удовлетворения требованиям повышения уровня автоматизации на каждой операции техпроцесса. Приведенная ниже табл. 1 позволяет составить представление о технических средствах, используемых в качестве САМ КШП.
Таблица 1 - Технические средства, используемые в качестве САМ в КШП
Операции (переходы)Непрерывный материалШтучная заготовкаОриентация заготовкиРазматывающе-правильное устройство, стеллажиБункерные загрузочные ориентирующие устройства, магазины, лотки, складыПодача материала на первую позицию штамповкиВалковая, клиновая, клещевая, ножевая, крючковая подачиШиберная, револьверная, крючковая подачи; полосоподаватель, листоукладчик, механические руки, роботыПодача полуфабриката на вторую (и последующие) позиции штамповкиВалковая, клещевая, ножевая, крючковая подачиШиберная, револьверная, грейферная, крючковая подачи; механические руки, роботыУдаление отходовСматывающие устройства; резкаКрючковые, шиберные, грейферные подачи, сбрасывателиУдаление деталейШиберная подача, револьверная, грейферная; сбрасыватели, механические руки, роботыВспомогательныеУстройства для автоматической смазки для быстрого крепления штампов; счётные устройства
Предохранительные устройства
Назначение их определяется названием, а применение в САМ обусловливается высокими скоростями перемещения рабочего органа при больших развиваемых усилиях.
На рис. 5 показана одна из разновидностей кулачковых предохранительных муфт.
Рисунок 5 - Кулачковый предохранитель
Муфта смонтирована в двуплечем рычаге. который состоит из рычага 10, жестко смонтированного на оси 1, рычага 8 с посаженной на нем кулачковой полумуфтой 3 и втулкой 2, и оси 1, проворачивающейся свободно в опоре 9. Рычаг 8 соединяется с осью 1 через две кулачковые полумуфты 3 и 4, причем полумуфта 4 через шпонку 5 соединена с осью 1 и удерживается от осевого перемещения пружиной 6, подпираемой специальной шайбой и гайкой 7. Сила затяжки пружины и угол скоса кулачков выбираются исходя из того, что при двукратном превышении расчетной нагрузки кулачковая полумуфта будет отходить влево и рычаг 8 провернется относительно рычага 9.
Средства блокировки
Назначение блокирующих устройств заключается в автоматической остановке ползуна пресса при отсутствии или неправильном положении заготовок в рабочей зоне штампа. В средствах САМ КШП применяются контактные (электрические, пневматические и механические) устройства, а также бесконтактные устройства с радиоактивными датчиками.
На рис. 6 показана схема пневматического блокирующего устройства, применяемого в револьверных питателях.
Рисунок 6 - Принципиальная схема пневматической блокировки: А - сжатый воздух; Б - в атмосферу
В случае неправильного поворота захватного органа 8 (револьверного диска) фиксатор с рычажком 9 отжимает шток перепускного клапана 2, после чего прекращается поступление воздуха в пневматический цилиндр 7 из магистрали. Поршень 3 цилиндра под действием пружины опускается, перемещая двуплечий рычаг 4. В результате собачка 5 отжимает поворотную шпонку 6 и выключает пресс. В схеме для аварийного перекрывания питания предусмотрен специальный переключатель 1.
Аналогично описанному работают электрические системы блокировки. В этом случае при неправильном положении детали или захватного органа фиксатор воздействует на рычаг конечного выключателя, который. в свою очередь, прерывает цепь питания электромагнита клапана управления включением пресса.
Широкое применение находят блокирующие устройства с радиоактивными источниками β-излучения. Использование β-излучения вызывается соображениями техники безопасности, так как у источников чистого β-излучения отсутствует γ-излучение с большой проникающей способностью. Поэтому работа с β-излучением не требует специальных мер защиты.
В радиоактивных средствах блокировки КШП взаимодействие радиоактивного источника излучения и приемника осуществляется или по схеме обратно рассеянного излучения (заготовка находится по одну сторону источника и приемника). Выбор источника излучения в зависимости от характера работы радиоизотопного датчика зависит от многих факторов: от толщины заготовки и ее материала, от удаленности заготовки от источника излучения и схемы взаимодействия с приемником и др.
Работа средств блокировки с радиоактивными изотопами заключается в следующем. Импульс, подаваемый приемником в результате попадания на него β-излучения, должен быть усилен и преобразован в электронно-релейном блоке, назначение которого - подать соответствующую команду на вопрос «да» или «нет». Эта команда в дальнейшем используется для подачи соответствующего сигнала в системе управления пресса или средств САМ и осуществления необходимой блокировки.
На рис. 7 и 8 показаны некоторые схемы блокирующих устройств с использованием взаимодействия источника излучения и приемника (датчика). На рис. 4а показана схема блокирующего устройства, осуществляющего контроль за отклонением толщины заготовки, подаваемой в пресс. При подаче в рабочую зону более толстой заготовки или сразу двух заготовок после операции просвечивания электронно-релейный блок подает команду на отключение муфты пресса. По этой же схем работают изотопные толщиномеры.
На рис. 7б показана схема блокировки положения захватного органа относительно инструмента. Преимущества бесконтактного метода контроля в этом случае заключается в высокой надежности и долговечности системы.
На рис. 8 показана схема блокировки изотопных устройств для контроля наличия изделия в прессформе роторной линии. перед прессованием на определенном угле поворота рабочего ротора в полость матрицы попадает нагретая пластмассовая таблетка, из которой в процессе прессования получается готовое изделие. Изделие переносится захватами из рабочей полости матрицы на транспортный ротор. В случае несрабатывания захватов, залипания изделий и т.п. отштампованное изделий может остаться в матрице или на пуансоне.
Рисунок 7 - Блокирующие устройства с использованием β-излучения, работающие по схеме прямого излучения: 1 - источник β-излучения; 2 - приемник β-излучения; 3 - электронно-релейный блок; 4 - детальРисунок 8 - Блокирующие устройства с использованием β-излучения, работающие по схеме обратного излучения: 1 - приемник β-излучения; 2 источник -β-излучения; 3 - кронштейн; 4 - пуансон; 5 - матрица
При следующем повороте рабочего ротора нагретая пластмассовая таблетка может поступить в рабочую полость матрицы, в которой находится пластмассовое изделие, и привести к поломке инструмента.
Принцип работы указанной схемы заключается в различной способности отражения β-излучения от поверхности прессформы и пластмассового изделия. В результате при наличии в прессформе изделия подается соответствующая команда на его удаление.
Средства управления
Средства управления применяются в механизипрованных устройствах, имеющих индивидуальный привод, и выполняют следующие функции:
подчинение работы всех механизмов средств механизации заданной программе в соответствии с циклограммой работы;
обеспечение связи работы средств механизации с работой основного технологического агрегата.
Важными требованиями, предъявляемыми к системам управления средств механизации, являются их надежность, быстрота срабатывания и удобство монтажа и обслуживания.
. Типы и построение цикловых диаграмм работы механизированных устройств
Для автоматизации производства необходим расчет цикла. Исходный материал для проектирования систем управления и блокировки - цикловая диаграмма (ЦД). Вместе с диаграммой путей (ДП) и скоростей (ДС) ЦД показывает взаимодействие механизмов средств автоматизации между собой и технологическим агрегатом. С помощью ЦД и технологических диаграмм определяется положение всех механизмов в процессе операции.
Различают два способа изображения цикловых диаграмм: в прямоугольных и круговых координатах. Наиболее универсальными являются циклограммы в прямоугольных координатах, которые позволяют установить взаимодействие механизмов в период работы технологического агрегата и при его остановке. Циклограммы строятся на полный цикл работы технологического агрегата, включая САМ и все механизмы, в том числе и блокирующие.
Составление циклограммы работы начинается с выбора основного циклового механизма, в качестве которого обычно используется исполнительный механизм технологического агрегата (ползун пресса). Началом цикла считается одно из крайних положений циклового механизма (обычно КВП или КНП ползуна). Полный цикл работы состоит из интервалов времени, характеризующих периоды холостого и рабочего перемещений, выстоя, разгона, торможения каждого механизма. Если в полном цикле работы механизма содержится по одному интервалу одинакового содержания, то такой цикл называется простым; если два и более - сложным.
На рис. 9 показана циклограмма работы кривошипного пресса, оснащенного валковой подачей с приводом от главного вала пресса (совмещенный цикл с темпом штамповки t). Валковая подача имеет приводной фрикционный захватный орган, обеспечивающий освобождение ленты от захвата в период рабочего хода. Преобразующий механизм кривошипно-реечного типа имеет обгонную муфту.
Построение циклограммы в данном случае сводится к выполнению условия выстаивания ленты и освобождения ее от захвата в период рабочего хода ползуна при обеспечении необходимого предварения включения и отключения соответствующих механизмов. Как видно на рис.6 при угле перемещения кривошипа главного вала относительно кривошипа преобразующего механизма, равном 1300, обеспечивается предварительное включение механизма подъема валков в период выстаивания ленты перед началом рабочего хода (угол предварения αпр 1), а также опускания захватных органов (валков) перед началом подачи ленты (угол предварения αпр 2). Однако при указанном угле смещения величина угла αпр 2 получилась несколько заниженной, поэтому для более устойчивой и надежной работы САМ угол смещения целесообразно брать равным 90-1000.
Минимальные значения улов предварения выбираются для каждого конкретного случая. Величина угла зависит от быстроходности пресса, типа преобразующего механизма и т.д. Не рекомендуется принимать αпр < (8-150) для механизмов с приводом от пресса и αпр < (15-250) для механизмов с индивидуальным приводом.
Рисунок 9 - Циклограмма работы кривошипного пресса с валковой подачей в совмещенном цикле: І - ход рейки; ІІ - ход ползуна
привод механизм управление блокировка
Литература
1.Бать М.И и др. Теоретическая механика в примерах и задачах. Учеб. пособ. для вузов. В 2-х т. /М.И. Бать, Г.Ю. Джанелидзе, А.С. Кельзон.-9-е изд., перераб. - М.: Наука, 2007. - 670 с.
.Бутенин Н.В. и др. Курс теоретической механики: Учеб. пособие для студ-ов вузов по техн. спец.:В 2-х т./ Н.В. Бутенин, Я.Л. Лунц, Д.Р. Меркин. СПб.: Лань.-5-е изд., испр. 2008. - 729 с.
.Мещерский И.В. Задачи по теоретической механике: Учеб. пособие для студ. вузов, обуч. по техн. спец. /И.В. Мещерский; Под ред. В.А. Пальмова, Д.Д. Меркина.-45-е изд., стер.- СПб. и др.: Лань, 2009.-447 с. 2.
.Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учеб. для втузов/С.М.Тарг.-15-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2008. - 415 с.
.Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учеб. для втузов/С.М.Тарг.-15-е изд.,стер.-М.:Высш.шк., 2007. - 415 с.
.Теоретическая механика. Терминология. Буквенные обозначения величин: Сборник рекомендуемых терминов. Вып. 102. М.: Наука, 2007. - 48с.
.Яблонский А.А., В.М. Никифорова Курс теоретической механики. Учеб. пособие для вузов: 13-е изд., исправ. - М.: Интеграл-Пресс, 2009. - 603с.