Гравитационное ориентирование пластины в направлении, перпендикулярном перемещению тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

на правах рукописи

БЕСКРОВНЫЙ ДМИТРИИ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ч-

ГРАВИТАЦИОННОЕ ОРИЕНТИРОВАНИЕ ПЛАСТИНЫ В НАПРАВЛЕНИИ, ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЮ

специальность 01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и

аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ

)

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула 2005

Работа выполнена на кафедре «Технологическая механика» в ГОУ ВПО "Тульский государственный университет"

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Бляхеров Игорь Соломонович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Баранов Виктор Леопольдович

доктор технических наук, профессор Ушаков Леонид Семенович

Ведущая организация:

ОАО «Конструкторское бюро автоматических линий» им. Л Н. Кошкина

Защита состоится « » декабря 2005 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.271.02 при ГОУ ВПО "Тульский государственный университет" (300600, г. Тула, ГСП, проспект им Ленина. 92,12-303)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "Тульский государственный университет".

Ваш отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью, просим выслать по указанному адресу.

Автореферат разослан « » ноября 2005 г. Ученый секретарь

диссертационного совета < " ^ Л А Толоконников

коо12555Й

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.* Современный уровень развития науки и техники позволяет решить задачи интенсификации производства, что в целом представляет большой практический интерес. С другой стороны, создание и внедрение наиболее производительного оборудования и средств механизации и автоматизации производства, повышение их качества, надежности и долговечности, как важнейшего средства интенсификации производства и увеличения его эффективности, требуют новых теоретических и практических изысканий.

Широкое применение при механизации и автоматизации различных технологических операций и процессов во многих отраслях промышленности нашли вибрационные загрузочные устройства (ВЗУ)

Процесс ориентирования в автоматической загрузке, в том числе и в ВЗУ, является одним из сложнейших из-за того, что применяемые предметы обработки (ПО) отличаются большим разнообразием геометрических форм, габаритных размеров, массы, механических и физических свойств, а также положений, в которых один и тот же ПО может попасть в ориентирующее устройство (ОУ).

ОУ гравитационного типа в ВЗУ получили наибольшее распространение, прежде всего, из-за возможности ориентировать ПО различных типов, так как, у большинства ПО уже присутствует асимметрия положения центра масс, что может служить необходимым условием использования для ориентирования в ОУ этого типа Кроме того, использование в процессе ориентирования только силы тяжести и сил, возникающих 01 взаимодействия ПО и колеблющейся дорожки, позволяет обойтись без дополнительного внешнего силового воздействия, что существенно упрощает конструкцию и повышает надежность и эксплуатационные качества, как ОУ в отдельности, так и ВЗУ в целом.

Из-за сложности расчета процессов ориентирования в ВЗУ наиболее рациональным направлением работ по созданию методов анализа для проектировщика является математическое моделирование с использованием вычислительной техники, позволяющей быстро выполнить значительные объемы счетных операций с высокой степенью точности, создавать возможности для оптимизации процессов, а также обеспечивающей возможность давать , нользова!елю наглядное зршельное представление о процессах вибрацион-

ного ориентирования и получаемых результатах Решение такого рода задач может быть достигнуто благодаря использованию вычислительного эксперимента.

Поскольку процесс вибрационного гравитационного ориентирования на ребре дорожки ВЗУ описывается нелинейными уравнениями, характеризующими относительное движение ПО на колеблющейся поверхности, то математическое моделирование этого процесса является единственным способом определения кинема шчсских параметров движения ПО Поэтому необ-

Прп III1 110Ю9КС 2-ОИ I <Ш10|1 (1.1 П-иШЭ'К.Я К01к\ М.ЫКНХММ I [ >! (РО&'НАЦЙО-НАЛЬНА^

I библиотека 1

холимо моделировать процесс гравшационного ориентирования с целью получения рекомендаций для проектирования параметров ОУ. учитывая, что главной хараюеристикой ВЗУ являйся производи гель нос i ь. по которой подбирают среднюю скорость перемещения.

Цель работы. Повышение эффективности проектирования гравитационных ористаторов вибрационных загрузочных устройств посредством математическою моделирования и анализа процесса гравитационного ориентирования плоских ПО с получением рекомендаций по проектированию ориен-таюров на базе пакета программ моделирования.

Основными задачами данной работы являются:

1) создание динамической модели i равитационного ориентирования ПО ш-па «пластина» в направлении, перпендикулярном перемещению;

2) разработка алгоритмов и программного обеспечения моделирования процесса;

3) проведение исследования процесса ориентирования на базе созданного программного обеспечения;

4) разработка рекомендаций к проектированию гравитационных ориентирующих устройств.

Автор защищает:

динамическую модель процесса гравитационного ориентирования ПО тина «пластина» на ребре дорожки в направлении, перпендикулярном перемещению с учетом реальных размеров ПО;

результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса гравитационного ориентирования при различных параметрах лотка, параметрах колебаний и размерах ПО;

рекомендации но проектированию гравитационных ориентирующих устройств.

Научная новизна состоит в разработке динамической модели процесса гравитационного ориентирования, позволяющей прогнозировать поведение ПО при ориентировании с учетом геометрических параметров ПО, дорожки и закона колебания.

Методы исследования. Поставленная цель реализована путем использования положений теоретической механики, методов математического моделирования, численного решения уравнений с применением ПЭВМ. Программное обеспечение реализовано с использованием разработанных алю-ритмов на базе ПЭВМ типа IBM PC и совместимых с ними

Практическая ценное!ь и реализация работы. Разработанная динамическая модель процесса гравитационного ориентирования ПО является основой программною обеспечения, которое может быть использовано для расчета параметров гравитационных ОУ.

Апробация. Результаты исследования доложены на Международной научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологи, оборудование и автоматзация произволе 1ва», юрод Тула, 1999 год. на IV Международном конгрессе «Конегрукгорско-технологическая информатика 2000». Москва, 2000 год: на II Международной научно-технической конференции

«Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением», Тула, 2004 год, а [акже на ежегодных научно-технических конференциях профессорскою - преподавательского состава Тульского государственного университета (1999 - 2004 гг.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 7 лечат ных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 73 источников и содержит 48 рисунков и 4 таблиц. Общий объем 132 страницы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность задачи, рассмотренной в работе ее научная новизна и практическая значимость, сформулированы цель и задачи исследовэния.

В первой главе Сделан вывод о том, чю целесообразным является использование ВЗУ для автоматизации загрузки Обоснован выбор типа ПО и гравитационного способа ориентирования.

Гравитационное ориентирование ПО данного типа получило широкое распространение в процессах автоматической загрузки Ориентирование в этом случае может происходи 1ь на трафарете, когда форма наружной поверхности является значимой, или на ребре дорожки чаши ВЗУ. В работе рассматривается гравитационное ориентирование на ребре колеблющейся дорожки в направлении перпендикулярном транспортированию

Сделан вывод о том. что гравитационное ориентирование перспек-1Ивно, гак как ОУ, базирующиеся на использовании 1 равитационной силы, получили наибольшее раепросфанение благодаря простоте своей конструкции и способности ориентировать широкий спектр ПО, независимо от их конструктивных внутренних особенностей и физических свойств, поскольку у большинства ПО присутствует асимметрия положения центра масс, поэтому, гравитационное ориентирование является достаточно универсальным способом, а его исследование с получением рекомендаций по его использованию является актуальной задачей.

Задаче ориентирования, были посвящены работы В Ф. Прсйса, В.Д. Рожковского, М.В. Медвидя, А Н Рабиновича, А А Иванова и других, в которых, в основном, рассматривались способы гравитационного ориентирования для частных случаев, не всегда с достаточно полным и достоверным обоснованием математической модели процесса Но такие работы не могли найти практического применения, так как все выкчадки находятся либо в стьях, либо в диссертациях Сегодня они, практически не доступны проектировщикам.

Известны две работы, в коюрых была предпринята попытка математически описать цроцссс гравитационного ориентирования ПО в ВЗУ по направлению транспортирования на колеблющейся в двух направлениях дорожке (л о работа Л Ф Анчишкиной. В В Краснова. И В Лисицына и работа А Л Иванова). Анализ пока ¡ал. ч ю ранее проведенные работы не учитывали

ряд факторов, определяющих характер процесса, которые необходимы для проектирования устройств гравитационною ориентирования. Таким образом, практических рекомендаций по проектированию устройств нет.

Применение численных методов теоретического анализа процесса гравитационного ориентирования ПО в настоящее время перспективно Для теоретического исследования процесса I равитационного ориентирования целесообразно применение вычислительного эксперимента.

Во второй главе рассмотрен процесс гравитационного ориентирования единичного ПО. В качестве ПО выбрана пластина с асимметрией положения центра масс Предполагаем, что опорная грань ПО прямоугольник с размерами: //)0 - длина ПО; ыро - ширина ПО; Иро - высота ПО; / - расстояние о I боковой поверхности ПО прилегающей к боковой стороне дорожки до центра масс ПО обозначенного точкой с.

ребро чорожки ц()

На рис 1 изображена схема движения ПО при одновременном контакте с основной (на офезке 0-3) и боковой (на отрезке 1-2) поверхностями дорожки в начальный момент времени ориентирования

В общем случае, дорожка может совершав колеба1е,1ьные движения по I армоническому закону в неподвижной системе координат О^и в гори-ютальной плоскости вдоль оси Охс и в вертикальной плоскости вдоль оси ПО движс1ся по дорожке со средней скоромыо V благодаря кинема-(ичсской асиммсфии. создаваемой колеблющейся плоскостью При модели-

ровании процесса фавитационного ориентирования рассматривается режим перемещения без подбрасывания, позволяющий сохранить ориентацию ПО и их целосгноаь С'чшаем, чго форма ПО и дорожки является идеально ровной. ПО гранспоргируется по основной поверхности дорожки и прижимается к боковой Основная поверхность дорожки в юне ориентирования, имеет ширину И, угол возвышения относительно горизонта в продольном направлении а ив поперечном направлении /3. Ключом ориентации является расположение центра масс ПО и форма его наружной поверхности.

Поворот ПО начнется, когда линия его контакта с ребром трафарета будет параллельна направлению транспортирования.

Исходными данными являются: сдвиг по фазе между началом колебаний дорожки в вертикальном направлении, которые являются базовыми, и движением ПО вперед - ет'> сдвиг по фазе между началом колебаний дорожки в направлении оси и началом процесса ориентирования - £/„,,,„; коэффициенты трения скольжения в месте контакта ПО с поверхностью дорожки - /л ,/х{; величина интервала времени - At.

При рассмотрении процесса гравитационного ориентирования принято, что ПО рассматривается как абсолютно твердое тело, контактные силы приведены к сосредоточенным, а при движении до начала ориентирования ПО рассматривается как материальная точка.

В процессе движения ПО к нему приложены силы (рис 2): тяжести -Р = ; инерциальные - = , Р^ - т £. В процессе взаимодействия ПО и дорожки возникают силы реакции (N, ДГ,, А',, ) и силы трения

Рис 2. Схема движенья МО ня чгане I

Процесс ориентирования ПО разбивается на следующие этапы 1 -движение при одновременном контакте о ребро основной поверхности в двух I очках и о поверхность боковой стенки дорожки в двух точках; 2 - отсутствие перемещения ПО в плоскосж, перпендикулярной поверхности дорожки, 3 - движение при одновременном контакте о ребро основной поверхности в двух Iочках и о поверхность боковой стенки дорожки в одной точке; 4 -движение на ребре дорожки при контакте с ним в одной точке; 5 -движение на ребре дорожки при контакте о ребро основной поверхности в двух точках; 6 - свободное падение ПО; 7 - соударение с ребром дорожки в одной точке; 8 - соударение с ребром дорожки при движении по нему с контактом в одной ючке; 9 - соударение с боковой поверхностью дорожки в одной точке при движении по ребру дорожки; 10 - соударение с боковой поверхностью дорожки при контакте в одной точке с боковой поверхностью и ребром дорожки.

Количество силовых факторов, определяющих характер движения ПО на этапах изменяется. В качестве базовой примем схему, содержащую наибольшее количество силовых факторов (рис. 2).

Каждый этап характеризуется набором параметров, численные значения которых и определяют характер движения ПО на интервале. Условия, определяющие движение ПО для каждого из этапов, представлены в табл. 1.

Таблица 1

Условия, определяющие движение ПО на этапах

Этапы движения ПО при ориентировании

1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 10

N >0 >0 >0 <0 г>0 <0 <0 - >0 >0

Ni >0 >0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 <0 -

n2 >0 >0 >0 <0 <0 <0 <0 <0 - >0

>0 >0 >0 >0 >0 <0 - >0 >(р >0

г const

<Р const

<р 0

v 0 0 1 >0 >0 >0 >0 >0 >0 >0 0

У 0 0 0 >0 0 >0 >0 0 0 0

<h) 0 0 0 >0 0 >0 >0 <0 0 0

¿3 0 0 0 0 0 >0 <0 0 0 0

0 0 >0 >0 >0 >0 >0 >0 >0 <0

0 0 0 >0 >0 >0 >0 >0 <0 0

В обшем случае процесс ориентирования попапно может быть представлен следующей схемой (рис. 3).

Рис.3. Схема процесса гравитационного ориентирования.

Считаем, что процесс ориентирования начнется с состояния, соотве1Ст-вующего этапу 1. Наличие двусторонних стрелок, обозначающих переход между этапами ориентирования (рис. 3), показывает, что в зависимости от полученных результатов вычислений и выполнения соответствующих условий (табл 1) на следующем интервале времени возможен возврат ПО на предшествовавший этап. Соответствующие переходы можно охарактеризовать следующим образом Переход между этапами 1 и 2 возможен многократно, в зависимости от времени выполнения условия, характеризующего возможность перемещения ПО в плоскости, перпендикулярной поверхности дорожки Переход между этапами 5 и 9, 6 и 7, 4и8 последовательно в прямом и обратном направлении возможен при условии, что в резулыате соударения в ючке возможного соприкосновения не будет контакта между ПО и дорожкой

Из схемы, описывающей процесс ориентирования видно, что в движении ПО в общем случае можно выделить значи1ельное число этапов и вариантов их чередования, которые требуют, как отдельного математического описания каждого этапа, так и написания сложного по структуре алгоритма моделирования, в котором для каждого этапа в отдельности должно быть учтено изменение различных условий, что существенно усложняет задачу. Це лесообразно подойти к решению этой общей задачи путем рассмотрения ча-сшых задач, отражающих с той или иной степенью приближения отдельные этапы, с последующим объединением в единое целое

Наиболее важным т всех рассмотренных и характерным для любых вариантов поведения ПО в процессе ориентирования, является Э1ап 1. Поэтому далее рассматривается этот этап при допущении: а) 3-хмерный ПО заменен на плоский; б) не учитывается перемещение ПО вдоль дорожки; в) в схеме действующих сил учитывается вертикальные составляющие 01 колебаний дорожки.

Процесс ориентирования рассматривается в плоскости, перпендикулярной поверхности дорожки с учетом возникающих в эти шюскости силовых фак торов

О

Процесс ориентирования можно разделшь на следующие этапы 1) движение ПО при одновременном контакте с дорожкой в двух точках (рис 4); 2) движение ПО при контакте с дорожкой в одной точке (рис 5); 3) свободное падение ПО; 4) соударение ПО с дорожкой

Рис. 4 Расчетная схема движения 1Ю на этапе 1 Движение на этапе 1 описывается системой дифференциальных уравнений.

-асои<р-1$\п(р

/г мп Р со&2{Р-(р)

- — (сое Р~ Их Бт Рsgп ф) -т

N

ф +—(&т<р + цсоь(ря%пф)-

-аып<р + 1соа<р

1> соь ¡5

- а <р + 1 соь <р

сох

2 ып{Р - <р)И$\п 0 са^{р-(р)

ф- — (соь(р- ф)-

т

(1)

N.

+ /г, сое/? sgn ф) =

2$\п{Р - (р)!1со$ Р со ${Р~(р)

+ асо&ф + 1ьт<р

<Р~

р;ф+

N

1о1> к

■ + а!ищпф

сы{Р-<р)

+ — {/ - <р)~ а соь(Р -<р)+Ц| соь(Р ~<р)+а чп(Р - <27)]ьйп <р) = О

(2)

(3)

На каждом шаге времени будем вычислять значение ф вместе с реакциями N и методом исключения Гаусса, рассматривая при этом систему

(1 -3) как линейную ал1 ебраическую относительно величин ф, /V,, N Отрицательное значение реакции /V, на боковой поверхности означает, что ПО по-1ерял кон!акг с боковой стенкой, приобрел еще одну степень свободы, и на следующем шаге моделирования следует рассматривав движение ПО при контакте с дорожкой в одной точке (тгап 2). Может оказаться, что с первого же м! новения (<р - /3) давления ПО на боковую сторону дорожки не будет.

В начальный момент времени, при (р = , ф - 0 возможна остановка ПО. Для ее выявления следует вычислить угловое ускорение ф для системы уравнений с трением и системы уравнений без трения При получении ускорений противоположных знаков имеет место остановка. Если ее продолжительность больше одного периода колебаний дорожки - Г, то моделирование прекращается, так как ориентирование невозможно.

При контакте с дорожкой в одной точке ПО совершает поступательное и вращательное движение относительно дорожки Состояние ПО на этапе описывается следующим образом.

м

х ■ ►

1 „--в г' 1 __________ \ ф

тс

[р

Рис 5 Расчетная схема движения ПО на этапе 2 Величина углового ускорения на этапе 2 равна'

<р =

2гф-аф2+ сойд^ - (4„ соь<р + ып <?])

г +

р;

г + (4а г

Нормальная реакция N в ючке контакта будеI равна'

N = тр;

2(2гф-аф2 + сомр(х-[¿¡,Г11 со5^ + 4„ мп<?]) r(r + /лгsgnr) + р~

(4)

(5)

Величина обобщенного ускорения на эгапе 2 равна:

2гф - аф2 + cos g>(g-\£i„, cos <р + 4„ sin

р;

ё

г +

Рс

Цsgn г

г + ¡Lia sgn г + r<¿>2 - sin - \£lot cos + sin <?])

^ r + /Ja sgn r

Как только знак скорости г меняется, необходимо произвести проверку условия на поворот без скольжения-

¡I? - [Сь, cos (р +4, sin <p])cos <р + rip - аф2\fi >

(7)

^ |G? - cos<р + 4, sin pjsin <р-аф- гф21.

При выполнении условия (7) величина унювого ускорения на этапе 2

равна:

Ф= -^C°,SV~2 (* ~со«V + lo, sinУDt (8)

/Г +rz +a"

а нормальная реакция Ai в точке контакта будет равна:

N = ((„? - cos (р + sin (p])cos + гф-аф2}п (9)

Проверка знака реакции опоры N производится до тех нор, пока он не станет отрицательным, что указывает на начало этапа 3.

Состояние ПО на этапе 3 описывается уравнениями плоского движения во свободном падении в поле тяготения Земли Этан 3 будет продолжаться до заданного угла поворота или прерван соударением с колеблющейся дорожкой, если кратчайшее расстояние до ребра дорожки d < О

Кратчайшее расстояние от ПО до ребра дорожки равно-

d = V cos (р - х sin (р - а - (¿¡¡ot cos (р + ol sin ф)соь (p (10)

Состояние ПО при соударении с ребром дорожки описывается следующим образом

Приращение скорости на фазе сближения определится формулами

А<р =

(Сы cos q> + £tu, sin $í>)cos (p - r(p - x sin <p + 1 eos (p

P~ r - Cl/J

Дл -

р-Аф

(sin ф - fl eos ф).

ду = _ BJ^JÍL (cos (p-v ¡.илпф). i - aju

1 -a/i

Скорость после соударения запишемся

л'= i f (l +к)Ах, \' = i + (1 + к )Ду,

ф = ф -г (l + к )д ф,

1де к - коэффициен! воссшновления отосшельной скорое i и после соударения

(И)

При N > 0 может иметь место участок непрерывного движения описываемого уравнениями эгапа 2 Если же n < 0, то после неупругою удара снова будет участок свободного падения.

Третья глава посвящена моделированию процесса гравитационного ориентирования Поскольку ориентирование Г10 0писывае1ся нелинейными уравнениями, то речь может идти только о численном моделировании процесса на малых интервалах приращения времени При организации численного моделирования учитывав гея деление всего процесса на этапы

Считаем, что в момент начала процесса ориентирования ПО занимает известное положение относительно поверхностей дорожки Расположение точек контакта ПО с дорожкой считаем известным.

Моделирование процесса ориентирования заканчивается в тог момент, когда ПО дос1игает требуемого угла поворота

Для численного разрешения системы уравнений движения как алгебраических используется метод Гаусса. Для численного интегрирования используем одношаговый метод Рунге-Кутта 4-го порядка точности.

На каждом шаге моделирования проводится анализ полученных значений переменных (N¡,N,$,(1) и отслеживается возможность смены этапа ориентирования. В зависимости от полученных значений принимается решение об эгапе движения на следующем интервале. В качестве начальных значений для расчетов на следующем интервале используются значения скорое 1 ей и перемещений в конце предыдущего интервала времени.

Алгоритм компьютерного моделирования гравитационного ориентирования следующий: 1) задаются числовые значения параметров ПО и системы ориентирования (и вибротранспортирования); 2) определяется состояние детали и этап ориентирования; 3) на каждом шаге времени из уравнений движения определяются обобщенные ускорения и нормальные реакции, приложенные к ПО со стороны основной и боковой поверхностей дорожки. А затем посредством численного интегрирования определяют величины обобщенных скоростей и координат; 4) определяются координаты х, у и проекции скорости х, у и ускорения х, у центра масс ПО; 5) полученные числовые значения записываются в соо1ветствующие файлы (для построения графиков и визуализации процесса), после чего повторяется моделирование на следующем интервале; 6) моделирование заканчивается в момент достижения ПО требуемого угла поворота

Принятый подход мотивируется стремлением, как можно более точно рассмотреть весь процесс, а также необходимостью иметь полную информацию о состоянии ПО с целью дальнейшей его визуализации.

Создан пакет программ для выполнения вычислительных экспериментов по моделированию процесса гравитационного ориентирования на ребре дорожки ВЗУ. Созданные программы, позволяют предс1авить резулыаты исследований в виде графиков и визуализировать процесс ориентирования.

В четвертой главе представлены результаты исследования процесса ориеширования на основе разрабо!анной 1сории для получения рекоменда-

ций по выбору параметров или соотношений между ними. Определяющей хараюеристикой ориентирующего устройства является его производитель-нос 1ь, поэтому время ориентирования будет ключевой величиной и при исследовании.

Гак как количество параметров, определяющих характер движения ПО при ориентировании, значительно, то исследования проводятся по фуппе параметров Это позволи! определить степень, как совместного влияния, так и для каждого параметра в отдельности.

Параметры сгруппированы по признакам, характеризующим:

1. закон колебания дорожки: Ах, А^, е-

2. свойства дорожки: /7 ; 3 ПО: ир„, крп и £,„„;

4. хпт ; А.

Значения параметров для исследования по первой группе были взяты произвольно при условии безотрывного виброперемешения ПО и положительном направлении при /=50Гц, Д()0,5лш, (0,09мм, а(2"

Исследование 1-й группы параметров проводилось для следующих ¡начсний' А. от 0 до 0,09лш &Ау =0,003мм\ Ах от 0,4 мм до 1,6л/и,

Д/4,=0,4лш, е 01 30° до 120° Ае = 30°. Исходные данные е,т = 0°, 1ро= 60 им, м>рп = 24 им, И1Ю=1лш. Ц - 0,25, //,=0,25, /? = 0°, /г = 10мм, а = 2°.

Анализ данных показывает, что, при выборе амплитуд колебания предпочтительней принимать значения, близкие к средним (А,=1мм, А, = 0,06лш), а сдвиг по фазе £ = 90°, что позволяет получшь наибольшую

скорое 1ь перемещения ПО вдоль дорожки в положительном направлении. Совместное влияние и е на длительность ориентирования не превышает 3%, поэтому влияние каждого параметра в отдельности дальше не исследу-

Ю1СЯ.

Исследование 2-й группы параметров проводилось для следующих значений: Р от 0 до 20°, Д/? = 1°; ц и о I 0,15 до 0,45, Д// = 0,15 и А//, =0,15 Исходные данные: ешч =0°, £- = 90°, А, = 0,06«д/, Ак=\ми, Iри = 60 им, = 24,1ш, А = 1 мм, а = 2°, И -10мм

Каждый график (рис. 6) можно разбить на три участка Участки I и III — соответствуют ориентированию без соударения ПО о ребро дорожки, а участок И - ориентированию с соударением Тогда по характеру изменения графиков видно, что наличие соударения НО о ребро дорожки сокращает время ориентирования Целесообразно, чтобы уюл наклона ¡5 не превышал 10° Увеличение значения ц сокращает длительность ориентирования Соотношение ц > позволяет получать незначительное изменение протяженности ориетатора вдоль дорожки с увеличением угла /? При последующих расчс-

rax примем значение /jî = 0,3, ¡и = 0,3 и = 5°

I

й

Р,с

§

g

о 8 а

й >ç

ч?

S

°0.1630 0.1876 0.1621 0.1ЙЙЙ 0.1711 0,l?5tf 0.1801 0.1847 , а189

t,C

Рис 6 Изменение времени ориентирования в зависимое i и от угла наклона Р для различных значений параметров fi и //,

Исследование 3-й группы параметров проводилось для следующих значений: и';>1 ог 21 мм до 79мм Aw()H = 2мм ; 1г/т от 1лш до Юлш

Д/г;)(, =3.ш/; е,юч о г 0° до 270° Af„„,, =45°. Исходные данные для моделирования. £7 =334,8°, vip = 93,84,«.«/с, f = 90°, Д, =0,06«.«, /,,„ =60мм, а = 2°, h — \0мм, ^=0,3, // = 0,3, /9 = 5°.

Из графиков (рис. 7, а и б) видно, что наименьшее время ориентирования соответствует значениям wpu, лежащим в диапазоне от 23 до 33.«,« : его

можно рассматривать как рекомендуемый при обозначенных выше исходных данных. Параметр /?/>(, оказывает наибольшее влияние на характер и длительность процесса ориентирования, когда его значение сравнимо со значением ширины ПО и' (кратно 3. 5), при этом с увеличением h/w возрастает

и длительность ориентирования. Поэтому, фавигационное ориентирование предпочтительней применять для ПО шириной, значительно превышающей высоту е,шч является основным параметром, определяющим для каждого набора параметров движение ПО с соударением о ребро дорожки Так как численное значение параметра енач является величиной случайной, то рекомендуется подбирать значения начальных данных для наихудшего варианта проIекания процесса, которым является случай ориеншрования без соударения ПО о ребро дорожки Это позволит обсспсчшь запас по производитель-нос! и для ориежатора

Рис 7. Изменение времени ориентирования в зависимости от ширины ПО w/m для различных значений параметров hpo и £ыт:

а) епач в диапазоне от 0 до 135°;

б) енач в диапазоне 01 180 до 270°

Исследование 4-й группы параметров проводилось для следующих значений- хпац от 0,01мм до 58,01 л/м Ахтч-2мм; h от 10мм до 60мм Д/г = 10мм; ¡3 от 0° до 14° AjB = 2° Исходные данные для моделирования" =0°, еТ = 334,8°, е = 90°, А} =0,06ми. =1 мм, /;,„ = 60 мм, hp„=\vv, // = 0,3, /х| =0,3, /¡ = 10мм, а-2°, /? = 5°. Величина w вычисляется в зависимости от кратчайшего расстояния до ребра дорожки и шириной основной поверхности дорожки

Рис 8 Изменение времени ориентирования в зависимости от коэффициент I для различных значений параметров /? и Л

Mi (рафиков (рис 8) видно, что большая часть значений минимальною времени ориентирования ci руппированы okojio одного значения г = 0,14.

Проверим правильность сделанных выводов, проведя повторное исследование по параметрам и , /г„(, и f„„„, учитывая при выборе значения ширины дорожки в месте ориентирования h найденный поправочный коэффициент!

(- iv 0 14 - a sin <р + / соь (р)cos(fi - <р)

h =-—-—.

eos <р

Моделирование проводилось но параметру и на интервале значений от 21-ww до 79мм Aw = 2 мм для нескольких вариантов с различными значениями /|(„, (от 1 мм до 10 мм Ahpu - Змм) и £"„„„(от 0° до 270° Af„04 =45°).

Исходные данные для моделирования: ет =334,8°, Vcp = 93,84лш/с, е = 90°, = 0,06 мм, Л5=Ым, lpi,=60mi, а = 2°, //, =0,3, // = 0,3, /? = 5°.

По характеру изменения графиков (рис. 9) можно отметить существование зависимости между шириной ПО и длительностью процесса ориентирования близкой к линейной Это позволяет сделать вывод о том, что использование коэффициента i для выявления (при неизменных остальных исходных параметрах) ширины дорожки h, соответствующей условиям минимального времени ориентирования, оправдано.

Рис 9. Изменение времени ориентирования в зависимости 01 и* для различных значений параметров Л и £шп

Перед началом проектирования ориентирующего устройства конструктору целесообразно провести моделирование процесса ориентирования для требуемых исходных данных по описанному выше алюритму Это позволит поручить результаты, отражающие картину процесса, и поможет сформиро

вагь предложения по выявлению путей для реализации, поставленной задачи.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТ АТЫ И ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное народно-хозяйственное значение и состоящая в исследовании 4

процесса гравитационного ориентирования в ВЗУ с получением рекомендаций но его использованию.

1. Гравитационное ориентирование является перспективным и достаточно универсальным способом, а его исследование с получением рекомендаций по его использованию является актуальной задачей. Анализ исследований в области гравитационного ориентирования показал, что ранее проведенные работы не учитывали ряд факторов, определяющих характер процесса, которые необходимы для проектирования устройств Таким образом, практических рекомендаций по проектированию устройств нет.

2. Выявлены этапы для пространственной модели гравитационного ориентирования ПО на ребре дорожки, колеблющейся по гармоническому закону, в направлении, перпендикулярном перемещению с учетом параметров ПО. Разработана плоская математическая модель процесса ориентирования. Выявлены этапы ориентирования ПО и определены условия их существования. Получены системы уравнений, описывающие движение ПО.

3 Разработан алгоритм моделирования ПО'. Создан пакет профамм для выполнения вычислительных эксперименте по моделированию процесса гравитационного ориентирования на ребре дорожки ВЗУ, позволяющий представить результаты исследований в виде (рафиков и визуализировав процесс ориентирования.

4 При исследовании было выявлено, что определенное сочетание значений начальных данных может привес!и к движению ПО с соударением о ребро дорожки, что сокращает длительность процесса. С целью обеспечить запас по производительности для ориентатора при проектировании целесообразно выбирать начальные данные для наихудшего варианта протекания процесса -случай ориентирования без соударения ПО. Одним из основных параметров, определяющих наличие соударения ПО с дорожкой, является сдвш по фазе между началом колебаний дорожки в направлении оси и началом процесса ориентирования ПО - етп При выборе амплитуд колебания предпочтительней принимать значения, близкие к средним (/4, = 1лш,/4, ~ 0,06лм/)

Сдвш по фазе целесообразнее задавать как ¿" = 90° либо из диапазона 01 30° до 120°, что позволяет получить скорое 1ь перемещения ПО вдоль дорожки в положительном направлении Гравитационное ориентирование рациональнее применять для IЮ с размерами но ширине и' значительно превышающими

(в несколько раз) размер по высо1е Л У юл наклона /? предпочтительно

принимать не превышающим 10° Увеличение значения коэффициента трения скольжения на основной новерхносш // сокращает длительность ориен-

' ч

тирования Coo i ношение предпочтительней, так как позволяс1 полу-

чать незначительное изменение протяженности ориентатора вдоль дорожки с увеличением yuta Р

5. Перед началом проектирования ориентирующего устройства конструктору целесообразно провести моделирование процесса ориентирования для требуемых исходных данных с учетом описанных выше рекомендаций Это позволит получить результаты, отражающие картину процесса, и поможет сформировать предложения по выявлению путей для реализации, поставленной задачи.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1 Бескровный Д.В. Двухмерная модель гравитационного ориентирования пластины в направлении, перпендикулярном перемещению// Известия Тул-ГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ. Вып. 3, 2004. - С. 182-187.

2 Бескровный Д В., Бляхеров И.С. К вопросу моделирования процесса ориентирования в вибрационных загрузочных устройствах // Теория, технология, оборудование и автоматизация обработки металлов давлением и резанием // Сб. науч тр. Тул. гос. ун-та. - Вып.2. - Тула, 1999. - С. 245-251.

3. Бескровный Д.В., Бляхеров И.С. Анализ Гравитационного ориентирования пластины в направлении, перпендикулярном перемещению// Известия ТулГУ Серия Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением Тула- ТулГУ. Вып. 1, 2004. - С. 207-212.

4. Бескровный Д В., Бляхеров И С. Моделирование процесса гравитационного ориентирования пластины в направлении, перпендикулярном транспортированию // Сборник тезисов II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» - Тула: ТулГУ, 2004 - С. 131

5. Бескровный Д В., Бляхеров И С. Моделирование процесса гравитационного ориентирования предмета обработки на ребре колеблющейся дорожки // Сборник тезисов II Международной Научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» - Тула: ТулГУ, 2004 - С. 132

6. Бескровный Д В., Бляхеров И.С., Коючкин Д.А. О моделировании процесса ориентирования на трафарете в вибрационных загрузочных устройствах// Тезисы докладов Международной конф. «Ресурсосберегающие технологии, оборудование и автоматизация штамповочного производства», - Тула гос. ун-гет, 1999т -с 78-79

7 Бескровный Д В., Бляхеров И С., Усенко Н А Модель гравитационною ориентирования предмета обработки в направлении перпендикулярном движению // Конструкторско-тсхнолот ическая информатика -2000.: Труды конгресса. В 2-х i i Т 1/ IV международный контресс - М : Изд-во "Станкин" 2000. - С 65-68

Р 255 1

РНБ Русский фонд

2006-4 28558

Ичд лиц ЛР № 020100 01 12 02 97 Подписано в печать 24 И 05 Формат бума! и 60x84 1/16 Бумага офсетная Уел меч л Уч-изд л 0 Тираж экз Заказ до

Тульским «осу дарственный унивсрсига 300600,1 Тула, проси Ленина, 92

Ошеча1анс) в Издагельове ТулГУ 300600.1 Тул ул. Болдина, 151

Введение

Глава 1. Современное состояние исследования гравитационного ориентирования

1.1. Средства автоматизации загрузки штучных ПО

1.2. Состояние и методы исследования в области гравитационного ориентирования

1.3. Выводы

1.4. Цель исследования

Глава 2.Теория гравитационного ориентирования ПО типа «пластина» в направлении, перпендикулярном перемещению

2.1. Анализ гравитационного ориентирования ПО типа «пластина» с двумя плоскостями симметрии в направлении, перпендикулярном перемещению

2.2. Плоская модель процесса гравитационного ориентирования ПО на ребре дорожки в направлении, перпендикулярном перемещению

2.2.1. Движение ПО при одновременном контакте с дорожкой в двух точках 2.2.1.1. Состояние ПО при одновременном контакте с дорожкой в точках А и В

2.2.1.2. Состояние длительной остановки ПО

2.2.2. Движение ПО при контакте с дорожкой в одной точке

2.2.2.1. Поворот ПО со скольжением

2.2.2.2. Поворот ПО без скольжения

2.2.3. Свободное падение ПО

2.2.4. Соударение ПО с дорожкой

Актуальность темы. Современный уровень развития науки и техники позволяет решать задачи интенсификации производства, что в целом представляет большой практический интерес. С другой стороны, создание и внедрение наиболее производительного оборудования и средств механизации и автоматизации производства, повышение их качества, надежности и долговечности, как важнейшего средства интенсификации производства и увеличения его эффективности, требуют новых теоретических и практических изысканий.

Достижения научно-технического прогресса используются в двух основных направлениях: улучшение технико-экономических параметров уже известных моделей оборудования и создание на их основе более совершенных модификаций; создание принципиально новых моделей технологического оборудования и средств механизации и автоматизации. Оба направления безусловно должны базироваться на наиболее совершенной технологии производства и прогрессивных методах автоматизации ф проектирования и обслуживания.

Средства автоматической загрузки технологического оборудования штучными предметами обработки (ПО) - это комплекс механизмов и устройств, предназначенных для поштучной автоматической подачи ПО на рабочую позицию с заданной производительностью и необходимой точностью.

Широкое применение при механизации и автоматизации различных технологических операций и процессов во многих отраслях промышленности, нашли вибрационные загрузочные устройства (ВЗУ), в основе которых лежит принцип вибрационного перемещения. Их распространение объясняется простотой конструкции, отсутствием движущихся захватно-ориентирующих органов, исключением заклинивания ПО, падения и их соударений друг о друга, способных привести к появлению дефектов поверхности и ухудшению качества покрытия ПО.

ВЗУ позволяют ориентировать различные типы ПО, и благодаря этому освобождают человека от утомительного, монотонного и неквалифицированного труда.

Процесс ориентирования в автоматической загрузке, в том числе и ВЗУ, является одним из сложнейших из-за того, что применяемые ПО отличаются большим разнообразием геометрических форм, габаритных размеров, массы, механических и физических свойств, а также положений, в которых один и тот же ПО может попасть в ориентирующее устройство (ОУ).

Для осуществления процесса ориентирования ПО, движущихся после захвата систематизированным потоком, необходимы три этапа: определение положения ориентируемого ПО на базовой поверхности; сравнение определенного и требуемого положения ПО и выработка решения по достижению заданного положения; перевод ПО, в случае необходимости, в требуемое положение, t

Каждому этапу соответствует определенный механизм или устройство, реализующие функции данного этапа. Для достижения результата к ориентируемому ПО необходимо приложить какое-либо силовое воздействие, которое и заставит его принять требуемое положение. Сочетая различные методы контроля с воздействующими силами, можно получить разнообразные способы ориентирования. Название способа ориентирования определяется видом ориентирующей силы.

Ориентирование ПО осуществляется путем использования ярко выраженного ключа ориентации ПО, т.е. наиболее характерного признака в его свойствах. Таким образом, выбор ключа ориентации зависит от свойств ПО, а принцип действия ОУ - от выбранного ключа.

ОУ гравитационного типа в ВЗУ получили наибольшее распространение, прежде всего, из-за способности ориентировать ПО различных типов, так как, у большинства ПО уже присутствует асимметрия положения центра масс, что может служить необходимым условием использования для' ориентирования в ОУ этого типа. Кроме того, использование в процессе ориентирования только силы тяжести и сил, возникающих от взаимодействия ПО и колеблющейся дорожки позволяет обойтись без дополнительного внешнего силового воздействия, что существенно упрощает конструкцию и повышает надежность и эксплуатационные качества как ОУ в отдельности, так и ВЗУ в целом.

Существующие методы проектирования гравитационных ОУ в ВЗУ в большинстве случаев базируются на экспериментальных способах оценки и доводки, создаваемых устройств, что обычно из-за отсутствия твердой уверенности в правильности принятого конструкторского решения, приводило к расчетам габаритных размеров дорожки с большим запасом. Такой подход объясняется тем, что процесс вибрационного перемещения, лежащий в основе любого движения в ВЗУ, является быстротечным и описывается нелинейными уравнениями, решение которых является трудоемкой задачей. Все это может служить объяснением малой результативности первых попыток описать процесс вибрационного ориентирования.

Известны лишь две работы [4, 31], в которых была предпринята попытка математически описать процесс гравитационного ориентирования ПО в ВЗУ по направлению транспортирования на колеблющейся в двух направлениях дорожке, но процесс гравитационного ориентирования ПО в ВЗУ описан недостаточно полно и общих решений нет. Кроме того, исследователи столкнулись с трудностями аналитического характера, поэтому единственным путем получения результатов до сегодняшнего дня являлся эксперимент.

Исходя из сказанного ясно, что создание метода анализа процесса . гравитационного ориентирования плоской детали на поверхности колеблющейся дорожки с целью получения необходимых для исследований и проектирования результатов является актуальной задачей, решение которой позволило бы обеспечить совершенствование современных устройств, интенсифицировать процесс их проектирования и прогнозировать их характеристики. Это свело бы к минимуму потери времени при проектировании, так как разработчик начинал бы конструкторские работы, лишь убедившись в их целесообразности, проведя необходимые исследования или расчеты. Принимаемые конструкторские решения были бы в этом случае более эффективными, существенно сократились бы затраты на изготовление и экспериментальную доводку таких устройств.

Из-за сложности расчета процессов ориентирования в ВЗУ наиболее рациональным направлением работ по созданию методов' анализа для проектировщика является использование вычислительной техники, позволяющей быстро выполнить значительные объемы счетных операций с высокой степенью точности, создавать возможности для оптимизации процессов, а также обеспечивающей возможность давать пользователю наглядное зрительное представление о процессах вибрационного ориентирования и получаемых результатах.

Решение такого рода задач может быть достигнуто благодаря использованию вычислительного эксперимента.

Таким образом, широкие возможности математического моделирования, в том числе компьютерного, открывают путь для решения сложных задач, в том числе и гравитационного ориентирования. Поскольку процесс вибрационного гравитационного ориентирования на ребре дорожки ВЗУ описывается нелинейными уравнениями, характеризующими относительное движение ПО на колеблющейся поверхности, то математическое моделирование этого процесса является единственным способом определения кинематических параметров движения ПО. Поэтому необходимо моделировать процесс гравитационного ориентирования с целью получения рекомендаций для проектирования параметров ОУ, учитывая, что главной характеристикой ВЗУ является производительность, по которой подбирают среднюю скорость перемещения. .

Цель работы. Повышение эффективности проектирования гравитационных ориентаторов вибрационных загрузочных устройств посредством математического моделирования и анализа процесса гравитационного ориентирования плоских ПО с получением рекомендаций по проектированию ориентаторов на базе пакета программ моделирования.

Основными задачами данной работы являются:

1) создание динамической модели процесса гравитационного ориентирования ПО типа «пластина» в направлении, перпендикулярном перемещению;

2) разработка алгоритмов и программного обеспечения моделирования процесса;

3) проведение исследования процесса ориентирования на базе созданного программного обеспечения;

4) разработка рекомендаций к проектированию гравитационных ориентирующих устройств.

Автор защищает. Динамическую модель процесса гравитационного ориентирования ПО типа «пластина» на ребре дорожки в направлении, перпендикулярном перемещению с учетом реальных размеров ПО.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса гравитационного ориентирования при различных параметрах лотка, параметрах колебаний и размерах ПО.

Рекомендации по проектированию гравитационных ориентирующих устройств.

Научная новизна состоит в разработке динамической модели процесса гравитационного ориентирования, позволяющей прогнозировать поведение ПО при ориентировании с учетом геометрических параметров ПО, дорожки и закона колебания.

Методы исследования. Поставленная цель реализована путем использования положений теоретической механики, применением методов математического моделирования и численного решения уравнений с применением ПЭВМ.

Программное обеспечение реализовано с использованием разработанных алгоритмов на базе ПЭВМ типа ЮМ PC и совместимых с ними.

Практическая ценность и реализация работы. Разработанная динамическая модель процесса гравитационного ориентирования ПО является основой программного обеспечения, которое может быть использовано для расчета параметров гравитационных ОУ.

Отдельные материалы научных исследований включены в разделы лекционных курсов, таких как «Проектирование средств автоматической загрузки технологических машин» и «Теоретические основы автоматизации обработки, сборки» для магистратуры направления 150400 -Технологические машины и оборудование, программа - 150400.12 -Автоматизация технологических машин и оборудования.

Апробация. Результаты исследования доложены на Международной научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии, оборудование и автоматизация производства», город Тула, 1999 год; на IV Международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика 2000», Москва, 2000 год; на II Международной научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование обработки материалов давлением», Тула, 2004 год, а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорского преподавательского состава Тульского государственного университета (1999

-2004 гг.).

Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 7 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, списка литературы из 73 источников и содержит 48 рисунков и 4 таблицы. Общий объем 132 страница.

4.2. Основные результаты и выводы

1. При исследовании процесса гравитационного ориентирования по различным параметрам было выявлено, что определенное сочетание значений начальных данных может привести к ориентированию ПО с соударением о ребро дорожки, которое способствует уменьшению длительности процесса. Одним из основных параметров, определяющих наличие соударения ПО с дорожкой, является сдвиг по фазе между началом колебаний дорожки в направлении оси и началом процесса ориентирования ПО - ент. Поскольку численное значение этой величины в реальных условиях является величиной случайной, а диапазон значений для различных параметров, соответствующий случаям ориентирования с соударением может составлять менее половины, то при проектировании ориентаторов целесообразно выбирать начальные данные для наихудшего варианта протекания процесса (случая ориентирования без соударения ПО о ребро дорожки), что позволит обеспечить запас по производительности для ориентатора.

2. Изменение значений параметров колебаний (амплитуд горизонтальных Ах, вертикальных колебаний Ау и сдвига фаз б) оказывает незначительное влияние на длительность ориентирования, кроме случаев близких к перемещению ПО с подбрасыванием, которые позволяют сократить время ориентирования, но из-за увеличения средней скорости движения ПО возрастает линейное перемещение его вдоль дорожки, поэтому, при выборе амплитуд колебания предпочтительней принимать значения, близкие к средним (Ах «1мм, Ау «О.Облш). Сдвиг по фазе целесообразнее задавать как б « 90° либо из диапазона от 30 до 120°, что для обозначенных выше амплитуд колебаний позволяет получить скорость перемещения ПО вдоль дорожки в положительном направлении.

3. Гравитационное ориентирование более целесообразно применять для ПО с размерами по ширине wpo значительно превышающими (в несколько раз) значение по высоте hpo.

4. При выборе параметров дорожки следует руководствоваться следующим. Увеличение значения коэффициента трения скольжения на основной поверхности /л сокращает длительность ориентирования. При выборе угла наклона р предпочтительней принимать его значения, не превышающие 10° и для каждого набора значений параметров, не приводящих к соударению ПО при ориентировании. Исследование показывает, что соотношение /л > /лх предпочтительней, так как позволяет получать незначительное изменение протяженности ориентатора вдоль дорожки с увеличением угла /? до обозначенного выше значения.

5. Перед началом проектирования ориентирующего устройства конструктору целесообразно провести моделирование процесса ориентирования для требуемых исходных данных по описанному выше алгоритму. Это позволит получить результаты, отражающие картину процесса, и поможет сформировать предложения по выявлению путей для реализации, поставленной задачи.

Заключение

В работе решена актуальная научно-техническая задача, имеющая важное народно-хозяйственное значение и состоящая в исследовании процесса гравитационного ориентирования в ВЗУ с получением рекомендаций по его использованию.

1. Гравитационное ориентирование является перспективным и достаточно универсальным способом, а его исследование с получением рекомендаций по его использованию является актуальной задачей. Анализ исследований в области гравитационного ориентирования показал, что в проведенных ранее работах ориентирование рассматривалось не всегда с достаточно полным и достоверным обоснованием математической модели процесса.

2. Выявлены этапы для пространственной модели ориентирования ПО. Разработана плоская математическая модель гравитационного ориентирования ПО на ребре дорожки, колеблющейся по гармоническому закону, в направлении, перпендикулярном перемещению с учетом параметров ПО. Выявлены этапы ориентирования ПО, характеризующие состояние ПО на каждом интервале времени. Для каждого этапа определены условия его существования и получены системы уравнений, описывающие состояние ПО и положение его центра масс.

3. Разработан алгоритм моделирования гравитационного ориентирования ПО на ПК с возможностью отображения процесса на дисплее монитора, в реальном масштабе времени. На основе алгоритма создан пакет программ для выполнения вычислительных экспериментов по моделированию процесса гравитационного ориентирования на ребре дорожки ВЗУ. Созданные программы, позволяют представить результаты исследований в виде графиков и визуализировать процесс ориентирования.

4. При исследовании процесса гравитационного ориентирования по различным параметрам было выявлено,- что-определенное сочетание значений начальных данных может привести к ориентированию ПО с соударением о ребро дорожки, которое способствует уменьшению длительности процесса. С целью обеспечить запас по производительности для ориентатора при проектировании целесообразно выбирать начальные данные для наихудшего варианта протекания процесса (случая ориентирования без соударения ПО о ребро дорожки). Одним из основных параметров, определяющих наличие соударения ПО с дорожкой, является сдвиг по фазе между началом колебаний дорожки в направлении оси и началом процесса ориентирования ПО - £нач. При выборе амплитуд колебания предпочтительней принимать значения, близкие к средним (Ах «1лш ,Ау «О.Облш). Сдвиг по фазе целесообразнее задавать как

•«90° либо из диапазона от 30° до 120°, что для обозначенных выше амплитуд колебаний позволяет получить скорость перемещения ПО вдоль дорожки в положительном направлении. Гравитационное ориентирование более целесообразно применять для ПО с размерами по ширине wpo значительно превышающими (в несколько раз) значение по высоте h . Увеличение значения коэффициента трения скольжения на основной поверхности /л сокращает длительность ориентирования. Угол наклона р предпочтительней принимать не превышающим 10° и для каждого набора значений параметров, не приводящих к соударению ПО при ориентировании. Исследование показывает, что соотношение ц > ц^ предпочтительней, так как позволяет получать незначительное изменение протяженности ориентатора вдоль дорожки с увеличением угла /5 до обозначенного выше значения.

5. Перед началом проектирования ориентирующего устройства • конструктору целесообразно провести моделирование процесса ориентирования для требуемых исходных данных по описанному выше алгоритму. Это позволит получить результаты, отражающие картину процесса, и поможет сформировать предложения по выявлению путей для реализации, поставленной задачи.

1. Автоматизация загрузки прессов штучными заготовками / Прейс В.Ф., Бляхеров И.С., Прейс В.В., Усенко Н.А. М.: Машиностроение, 1975. -280 с.

2. Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник / И.С. Бляхеров, Т.М. Варьяш, А.А. Иванов и др.; Под общ. ред. И.А. Клусова. М.: Машиностроение, 1990.- 400с.

3. Анчишкина Л.Ф. Некоторые задачи динамики процесса ориентирования заготовок. Дис. к. т. н. науч. рук. Прейс В.Ф., Рожковский В.Д. Тула,1969.-231 с. ., ' ' • '.

4. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах: Учеб. Пособие для втузов. В 3-х т. Т.1 Статика и кинематика. 9-е изд., перераб. - М.: Наука. Гл. ред. физ. - мат. лит., 1990-672с.

5. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон А.С. Теоретическая механика в примерах и задачах: Учеб. Пособие для втузов. В 3-х т. Т.2 Динамика. -8-е изд., перераб. М.: Наука. Гл. ред. физ. - мат. лит., 1991. - 640с.

6. Бахвалов Н.С. Численные методы (анализ, алгебра, обыкновенные дифференциальные уравнения). М: Наука, 1973. - 632с.

7. Берг Б.А. Движение материальной точки по колеблющейся наклонной плоскости с трением // Теория, конструкция и производство с- х. машин. М. - Л.: Сельхозгиз, 1935. - т. 1.

8. Бескровный Д.В. Двухмерная модель гравитационного ориентирования пластины в направлении, перпендикулярном перемещению// Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ. Вып. 3, 2004. С. 182-187.

9. Бескровный Д.В., Бляхеров И.С. Моделирование процесса гравитационного ориентирования предмета обработки на ребре колеблющейся дорожки // Сборник тезисов II Международной Научно-технической конференции «Механика пластического формоизменения.

10. Технологии и оборудование обработки материалов давлением» Тула: ТулГУ, 2004 - С. 132.

11. Блехман И.И. Исследование процесса вибросепарации и вибротранспортирования // Инженерный сборник. Т. 11, - 1952.- С. 3538.

12. Блехман И.И. Что может вибрация?: О "вибрационной механике" и вибрационной технике. М.: Наука, 1988. - 208 с.

13. П.Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. М.: Наука, 1964.410 с.

14. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Нелинейные задачи теории вибротранспорта и вибросепарации. Труды международного симпозиума по нелинейным колебаниям. АН УССР, 1963, т. III, с. 41-71.

15. Бляхеров И.С. Вибрационные технологические устройства: теория и основы проектирования: Дис. доктора техн. наук:. 01.02.06. Тула, 1996.-506с.

16. Бляхеров И.С. Компьютерное имитационное моделирование процессов безотрывного вибрационного перемещения / Проблемы машиностроения и надёжности машин. 1994. №6. - С. 104 - 108.•г

17. Бляхеров И.С. Моделирование режимов вибротранспортирования с помощью ЭВМ "Наири" // Автоматизация технологических процессов. Тула: ТПИ, 1976. - С. 136-143.

18. Бляхеров И.С. Пакет программ визуализации процесса вибротранспортирования на персональных компьютерах // Всесоюзная конференция по вибрационной технике, октябрь 1991г. Батуми, 1993. -С.36.

19. Бляхеров И.С. Подсистемы САПР виброзагрузочных устройств // Республиканская научно-техническая конференция "Вопросы развитиятехнологии, оборудования и автоматизации кузнечно-штампового производства", ноябрь 1989г.: Тез. докл. Тула. 1989.- С. 12.

20. Бляхеров И.С. Проектно-исследовательская система моделирования виброперемещения в вибромашинах широкого назначения // Международный конгресс "Конверсия, наука, образование", май 1993г.: Тез. докл. Тула, 1993.- С.20.

21. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. 13-е изд., исправленное. - М.: Наука, 1986. 544с.

22. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./Ред. совет: В.Н. Челомей (пред). М.: Машиностроение, 1981. - Т.4: Вибрационные процессы и машины / Под ред. Э.Э. Лавендела. - 1981. - 509с.

23. Голубева О.В. Теоретическая механика. М.: Высш. шк., 1968. - 478с.

24. Гринштейн Я.Г., Вайсман Е.Г. Системы питания автоматов в приборостроении. М.: Машиностроение, 1966. - 180 с.

25. Иванов А.А. Проектирование систем автоматического манипулирования миниатюрными изделиями.- М.: Машиностроение, 1981.- 271 с.

26. Камышный Н.И. Автоматизация загрузки станков. М.: Машиностроение, 1977. - 288 с.

27. Крылов В.И., Бобков В.В., Монастырский П.И. Начала теории вычислительных методов. Дифференциальные уравнения. Мн.: Наука и техника, 1982. - 210 с.

28. Лавендел Э.Э. Система гипотез в технических расчетах по вибрационному перемещению. Вопросы динамики и прочности. Рига: Зинатне, 1971, вып. 21. С. 5-10.

29. Лавендел Э.Э. Оптимальный режим безотрывной прямой вибротранспортировки деталей. Изв. ВУЗов Машиностроение, 1963. № 12.

30. Лебедовский М.С., Федотов А.И. Автоматизация в промышленности. -Л.: Машиностроение, 1976. 253 с.

31. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Теоретическая механика. Ч.З.- Л.: М.: ОНТИ, 1934.

32. Лянсберг Л.М. К вопросу влияния массы транспортируемого груза на амплитуду колебаний виброконвейера с эллиптической траекторией движения рабочего органа // Вопросы качества горных машин. М.: 1969.-С. 128- 133.

33. Малкин Д.Д. Виброперемещение при неоднокомпонентном колебании. Тр. НИИЧаспрома, М., 1971, вып. 3 /6/: Технология часового производства. - С. 33-49.

34. Малкин Д.Д. Закономерности и оптимальные параметры быстроходных режимов движения деталей в вибрационных загрузочных устройствах // Конференция "Штамповка в приборостроении". М.: МДНТП, 1968. -С. 73-79.

35. Малкин Д.Д. Исследование движения деталей в автоматах для обработки плоскостей. Часы и часовые механизмы," 1967, N2 (167).-О. 40-52.

36. Малов А.Н. Загрузочные устройства для металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1972. 400 с.

37. Медвидь М.В. Автоматические ориентирующие устройства и механизмы. М.: Машгиз, 1955. - 308 с.

38. Моисеев Н.Н. Математика ставит эксперимент. М.: Наука, 1979. - 223 с.

39. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.-488 с.

40. Муценек К.Я., Розенталь Э.З. Движение огранных деталей по угловому вибрирующему лотку // Автоматизация в машино- и приборостроении. -Рига, 1964.-С. 95-112.

41. Нагаев Р.Ф. Периодические режимы вибрационного перемещения. М.:. Наука, 1978.- 160 с.

42. Повидайло В.А. Расчет и конструирование вибрационных питателей. М.: Машгиз, 1962.-240 с.

43. Попов Ю.П., Самарский А.А. Вычислительный эксперимент //

44. Компьютеры, модели, вычислительный эксперимент. Введение в информатику с позиций математического моделирования. М.: Наука, 1988. - 176 с. - (Серия "Кибернетика - неограниченные возможности и возможные ограничения").

45. Рабинович А.Н. Автоматизация механосборочного производства. Киев: Вища школа, 1969. - 542 с.

46. Рабинович А.Н. Автоматические загрузочные устройства вибрационного ф типа. Киев: Техника, 1965. 380 с.

47. Рабинович А.Н. Автоматическое ориентирование и загрузка штучных деталей. Киев: Техника, 1968. - 292 с.

48. Рабинович А.Н., Дунаевецкий А.В. Оптимальный синтез параметров безотрывного вибротранспортирования при эллиптических колебаниях несущей плоскости // Приборостроение. Киев: Техника, 1968. - С. 24 -28.

49. Розенталь Э.З. Движение цилиндрических деталей по угловому вибрирующему лотку // Вопросы динамики и прочности. Рига: Изд-во АН Латв.ССР, 1964.- Вып. 11. - С. 225-248.

50. Самарский А.А. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент // Вестник АН СССР. 1979. - № 5. - С. 38-49.

51. Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Вибрационные конвейеры, питатели и вспомогательные устройства. М.: Машиностроение, 1972. -327 с.

52. Тихонов А.Н., Кальнер В.Д., Гласко В.Б. Математическое моделирование технологических процессов и методов обратных задач в машиностроении. М.: Машиностроение, 1990. - 264 с.

53. Троицкий В.А. Вариационные задачи оптимизации процессов управления для уравнений с разрывными правыми частями // Прикладная математика и механика// Т. XXVI, вып. 2. М., 1962.

54. Усенко Н.А., Бляхеров И.С. Автоматические загрузочно -ориентирующие устройства. М.: Машиностроение, 1984,- 112 с.

55. Фаворин М.В. Моменты инерции тел. Справочник. Под ред. Гернета М.М. М.: Машиностроение, 1977. - 511с.

56. Хайер Э., Нерсетт С., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Нежесткие задачи: Пер. с англ. М.: Мир, 1990.-512 с.

57. Хемминг Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров: Пер. с англ. Изд. 2-е. М.: Наука, 1972. - 400 с.

58. Шабайкович В.А. Ориентирующие устройства с . программным управлением: (Технологические основы проектирования). Киев: Техника, 1988.- 183 с.

59. Шабайкович В.А. Программное ориентирование деталей. Львов: Вища школа, 1983.- 169 с.

60. Шаумян Г.А. Комплексная автоматизация производственных процессов. М.: Машиностроение, 1973. 637 с.

61. Шаумян Г.А., Кузнецов М.М., Волчкевич Л.И. Автоматизация производственных процессов. М.: Высшая школа, 1967. 472 с.

62. Шуп Е.Е. Прикладные численные методы в физике и технике: Пер. с англ.- М.: Высш. шк., 1990.- 255 с.

63. Якубович В.И. Новые электромагнитные вибрационные приводы для перемещений по винтовой линии. Приборы и системы управления, 1967, N6.-С. 34-38.

64. Якубович В.И. Вибрационное перемещение при колебаниях несущей плоскости по эллиптической траектории. Механизация и автоматизация производства. 1966, N8. - С. 18-20.