Основные понятия, определения и сокращения 7 страница

Контрольные вопросы по лекции:

1. Запишите структурную схему технологического процесса непрерывного действия.

2. Назовите особенности формирования структуры технологической системы непрерывного действия.

3. Поясните классификацию сложной структуры подпроцессов непрерывного действия.

ЛЕКЦИЯ 6.

КЛАССЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН.

Цель занятия: формирование у магистрантов комплекса знаний об общих закономерностях и тенденциях развития современного машиностроительного производства на базе технологии и технологических систем непрерывного действия.

Основные задачи занятия: 1. Ознакомление студентов с классами технологических систем непрерывного действия.

2. Изучить структуру и особенности технологических машин третьего и четвертого класса.

3. Изучить структуру и особенности технологических машин пятого класса.

Анализируя кинематическую структуру технологических машин, можно отметить, что они совершают две основные и противоположные функции: технологическое движение и транспортное движение. Исходя из этого положения, академик Кошкин Л.Н. предложил классификацию технологических машин, в основу которой положен характер отношений транспортного и технологического движений между собой и влияние их на производительность, и конструктивные особенности машин. По этому критерию все технологические машины он разделил на четыре класса.

В соответствии с классификацией академика Кошкина Л.Н., для технологических машин первого класса характерно прямое противоречие между транспортным и технологическим движениями (рис. 1.22):

K₁ ® (v_ТР Ú v_Т ; П_Ц = f(v_ТР, v_Т)), (1.54)

где K₁ – обозначение первого класса технологических машин;

v_ТР – скорость транспортного движения предмета обработки;

v_Т – скорость технологического движения инструмента (орудий и средств обработки);

П_Ц – цикловая производительность, она находится в функциональной зависимости от транспортной и технологической скорости f(v_ТР, v_Т).

Технологическая обработка предмета обработки в этих машинах происходит только после завершения транспортного движения предмета обработки (подачи его в рабочую зону машины) и наоборот, то есть одно движение прерывается другим. На рис. 1.22 показана принципиальная схема машины первого класса для вытяжки предмета обработки через матрицу. Здесь: 1 – инструмент (пуансон), 2 – предмет обработки, 3 – матрица, 4 – основание, 5 – готовое изделие. К этому классу принадлежит большинство существующих технологических систем, станков и процессов для обработки дискретных предметов обработки.

Производительность машин этого класса определяется длительностью всего технологического цикла обработки предмета обработки, включающего время как транспортного, так и технологического движений:

П_Ц = = , (1.55)

где П_Ц - цикловая производительность;

Т_Ц – длительность полного кинематического цикла;

Т_о – длительность основного времени обработки;

Т_в – длительность вспомогательного времени.

При создании машин первого класса повышение их производительности требует сокращения длительности технологической операции и транспортного перемещения. Величина транспортного h и технологического l перемещений непосредственно определяются геометрическими размерами предмета обработки и инструмента, поэтому сокращение времени на выполнение транспортного и технологического движений может быть достигнуто только увеличением соответствующих скоростей. В целом цикловая производительность технологических машин первого класса находится в функциональной зависимости П_Ц = f(v_ТР, v_Т). При этом увеличение транспортной скорости ограничивается допустимыми значениями ускорений движения исполнительных органов машины, а увеличение технологической скорости – ее допустимыми значениями, определяемыми характером технологической операции. Это противоречие и является тормозом в повышении производительности машин данного класса.

Для машин второго класса характерно совпадение транспортного и технологического движений. Здесь транспортное движение становится непрерывным, а транспортная v_ТР и технологическая v_Т скорости равны между собой:

K₂ ® (v_ТР Ù v_Т ; v_ТР = v_Т ; v_ТР [v_Т] ; П_Ц = f(v_ТР = v_Т)), (1.56)

где K₂ – обозначение второго класса технологических машин.

На рис. 1.23 представлена принципиальная схема машины второго класса. Здесь показано: 1 – предмет обработки, 2 – инструмент (абразивный), 3 – транспортный орган машины (ротор), h – шаг предметов обработки, α – угол зоны обработки, V – направление загрузки заготовок, W – направление выгрузки изделий. Примером машин этого класса могут служить бесцентрово-шлифовальные станки, станки для накатки монет, и другие.

Производительность машин второго класса определяется длительностью выпускного цикла, равного отношению транспортной скорости к шаговому расстоянию между предметами обработки

П_Ц = .

Здесь транспортная скорость v_ТР ограничивается допустимыми значениями технологической скорости [v_Т], то есть v_ТР [v_Т]. В машинах этого класса шаговое расстояние h между предметами обработки ограничено размерами самих предметами обработки и геометрическими размерами транспортирующего органа машины. Производительность таких машин находится в функциональной зависимости П_Ц = f(v_ТР = v_Т), где v_ТР [v_Т]. Поэтому при создании машин второго класса повышение их производительности требует увеличения транспортной скорости, которая равна технологической, но повышение производительности ограничивается допустимыми значениями технологической скорости.

Машины третьего класса отличаются от машин второго класса независимостью между транспортным и технологическим движениями. В этих машинах обработка осуществляется в процессе непрерывного транспортирования предметов обработки совместно с обрабатывающим инструментом через рабочую зону технологической машины. Первые машины, созданные по этому принципу, получили название роторных автоматов:

K₃ → (v_ТР Ù v_Т ; v_ТР f(v_Т) ; П_Ц = f(v_ТР)), (1.57)

где K₃ – обозначение третьего класса технологических машин;

f(v_Т) – функциональная зависимость от технологической скорости движения инструментов.

Принципиальная схема машины третьего класса представлена на рис. 1.24. Здесь показано: 1 – заготовка, 2 – пуансон, 3 – изделие, 4 – матрица. Производительность машин третьего класса, как и машин второго класса, определяется длительностью выпускного цикла, но в отличие от них не ограничивается прямо технологической скоростью обработки и находится в функциональной зависимости только от транспортной скорости П_Ц = f(v_ТР):

П_Ц = , (1.58)

где h – шаг между рабочими позициями технологической машины.

Анализируя выражение (1.58) можно отметить, что при создании машин третьего класса повышение их производительности теоретически связано только с увеличением транспортной скорости.

Для машин четвертого класса характерна не только независимость скорости транспортного движения от технологической скорости, но и независимость от них других параметров технологической операции, например, геометрических параметров сечения потока изделий. В машинах четвертого класса обработка осуществляется в процессе массового транспортирования предметов обработки в произвольном положении через рабочую зону машины. Понятие “обрабатывающий инструмент” заменяется понятием “обрабатывающая среда”, которая осуществляет технологическое воздействие непосредственно на весь поток предметов обработки, проходящий через рабочую зону технологической машины. Технологические машины четвертого класса можно охарактеризовать следующим образом:

K₄ ® (v_ТР Ù v_Т; v_ТР f(v_Т); v_ТР f(b Ú r) Ú v_ТР f(b Ù r); П_Ц = f(v_ТР, b, r)), (1.59)

K₄ – обозначение четвертого класса технологических машин;

b – количество изделий по ширине поперечного сечения потока изделий;

r – количество изделий по высоте поперечного сечения потока изделий.

При создании машин четвертого класса, повышение их производительности может быть достигнуто, как за счет увеличение транспортной скорости, так и за счет увеличения параметров поперечного сечения потока предметов обработки П_Ц = f(v_ТР, s), где s – площадь поперечного сечения потока изделий.

На принципиальной схеме технологической машины четвертого класса (рис. 1.25) показано: 1 – транспортный орган технологической машины; 2 – инструмент, реализующий технологическое воздействие орудий и средств обработки на изделия; 3 – поток предметов обработки. Здесь представлено: h – шаг предметов обработки в направлении транспортирования изделий; B – ширина поперечного сечения потока предметов обработки; b₁ – шаг предметов обработки по ширине поперечного сечения потока предметов обработки; R – высота поперечного сечения потока предметов обработки; r₁ – шаг предметов обработки по высоте поперечного сечения потока предметов обработки. Цикловая производительность машин четвертого класса определяется по формуле:

П_Ц = = , (1.60)

где a – число предметов обработки по длине потока;

Т_Ц – длительность перемещения предметов обработки на длине L.

Приведенная классификация отражает исторический процесс развития технологических систем, последовательность совершенствования которых обусловлена научно-техническим прогрессом. Здесь, можно отметить, что первыми были созданы технологические машины (станки), в которых обработка предметов обработки выполнялась в условиях отсутствия транспортного движения и, наоборот, при наличии транспортного движения предмета обработки (загрузка и выгрузка предмета обработки в зону технологического воздействия), его обработка не выполнялась. Впоследствии появились технологические машины, которые обработку предметов обработки осуществляли в процессе транспортного движения. При этом сначала были созданы технологические машины второго класса, затем разработаны машины третьего класса, а потом – технологические машины четвертого класса.

Вместе с тем, анализ существующих четырех классов технологических машин показывает, что в этих машинах транспортное движение изделий реализуется только на базе одного элементарного транспортного движения, а именно вращательного (Rot) или прямолинейного (Trans) движения. На рис. 1.26 показана структурная схема соответствия классов технологических машин относительно элементарного транспортного движения. Здесь, можно отметить, что на практике транспортное движение изделий для всех четырех классов технологических машин выполняется или вращательным (рис. 1.26,а) или прямолинейным (рис. 1.26,б) движением. В целом, общее число вариантов технологических машин в зависимости от отношения класса машины к элементарному транспортному движению составляет восемь вариантов (четыре с вращательным движением и четыре с прямолинейным движением). Здесь конечно, возможны варианты пространственного расположения каждого из движений относительно осей координат x, y, z. Однако можно отметить, что все вышесказанное является сдерживающим фактором в развитии технологических машин, в том числе технологических систем непрерывного действия. Все это снижает технологические возможности обрабатывающих машин и технико-экономические показатели производства.

Приведенная последовательность развития технологических систем была обусловлена ходом научно-технического прогресса и закономерностью развития технологических процессов, которые непрерывно совершенствовались во временной последовательности.

Проведенные исследования принципиальных кинематических схем транспортного движения ППТС показали, что их состав имеет сложную структуру. В общем случае, принципиальную кинематическую схему транспортного движения i-го ППТМ можно представить в виде множества кинематических элементов:

(1.61)

где - множество элементарных транспортных движений сложной структуры принципиальной кинематической схемы i-го ППТМ;

- элементарное транспортное движение, обеспечивающее транспортное движение подсистемы k-го класса i-го ППТМ;

р – количество элементарных транспортных движений в принципиальной кинематической схеме транспортного движения i-го ППТМ.

Отметим, что в принципиальных кинематических схемах транспортного движения между элементами множества (1.61) пространственные отношения определяются с помощью аффинных преобразований. Однако следует заметить, что между элементами этого множества действуют также функциональные отношения, то есть элементарные движения сложной структуры транспортного движения имеют относительно друг друга функциональную зависимость. Поэтому, далее приведем исследования по определению функциональных зависимостей, возникающих между элементарными движениями сложной структуры принципиальных кинематических схем. Эти функциональные зависимости необходимо знать проектировщику в процессе создания ППТМ и ППТС.

Анализ сложной структуры принципиальных кинематических схем транспортного движения показал, что возможны четыре варианта комбинаций функциональных зависимостей между соседними элементарными движениями и в множестве (1.61). Этот вывод основывается на том, что элементарные движения существуют двух типов, а именно вращательное и прямолинейное. Приведем четыре возможных варианта комбинаций расположения типов соседних элементарных движений, которые будут следующие:

1. Вращательное движение подсистемы -го класса с вращательным движением подсистемы k-го класса.

2. Прямолинейное движение подсистемы -го класса с вращательным движением подсистемы k-го класса.

3. Вращательное движение подсистемы -го класса с прямолинейным движением подсистемы k-го класса.

4. Прямолинейное движение подсистемы -го класса с прямолинейным движением подсистемы k-го класса.

Для первой комбинации элементарных движений (вращательное-вращательное) сложной структуры транспортного движения их функциональная зависимость определяется по формуле:

(1.62)

где - угловая скорость элементарного вращательного движения, сообщаемого подсистеме -го класса i-го ППТМ;

- угловая скорость элементарного вращательного движения, сообщаемого подсистеме k-го класса i-го ППТМ;

- число входных потоков ПО в ППТМ;

- порядок (количество) позиций подсистем -го класса в подсистеме -го класса i-го ППТМ.

Для второй комбинации элементарных движений (вращательное - прямолинейное) функциональная их зависимость будет следующая:

, (1.63)

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 68; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!