Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Устойчивые положения




Автоматическое ориентирование можно рассматривать как процесс приведения деталей из любого устойчивого положения в заданное устойчивое положение.

Тело в зависимости от его формы и положения на ориентирующей плоскости может занимать устойчивое, неустойчивое и безразличное положение. Если на тело действует только сила тяжести, то устойчивое положение детали можно определить как такое, при котором вектор силы тяжести пересекает базисную опорную грань, т. е. зону горизонтальной ориентирующей плоскости, ограниченную замкнутым контуром по опорным точкам касания.

Рассмотрим основные факторы, влияющие на устойчивость деталей. Вывести тело из данного устойчивого положения можно, приложив к нему дополнительную активную силу или момент. Так как активные силы и моменты обладают запасом потенциальной энергии (при перемещении тела вдоль линии действия нужно приложить работу или при этом выделится работа), то с энергетической точки зрения устойчивым положением тела будет положение, соответствующее минимуму потенциальной энергии тела по отношению к эквипотенциальной поверхности.

В этой связи энергетически устойчивое положение тела на ориентирующих поверхностях характеризуется работой всех внешних сил, направленных на вывод тела из занимаемого положения, причем работа внешних сил меньше приращения запаса потенциальной энергии тела, которое оно получает при выходе из заданного положения, т. е.

где

А – работа всех внешних сил, направленная на вывод из занимаемого положения;

dW – приращение потенциальной энергии тела в пределах

от Wо до Wi;.

Активными силами могут быть силы тяжести, взаимодействия соприкасающихся тел, инерции, силы воздействия ориентирующих органов и т. п.

Обычно изменение положения тела происходит путем его поворота. Поэтому причиной изменения положения является, как правило, момент всех действующих на тело активных сил. При этом происходит изменение ориентации тела по отношению к заданным осям координат.

Изменение положения тела характеризуется тремя параметрами: величиной приложенного момента, углом поворота тела из одного положения в другое и величиной затраченной для этого работы внешних активных сил.

В качестве примера рассмотрим методику определения устойчивого положения цилиндра [31]. У цилиндра, стоящего на горизонтальной плоскости торцом (рис. 35, а), равнодействующая активных сил – сила тяжести G. Эквипотенциальная поверхность – горизонтальная плоскость I – I. Минимальное расстояние от точки приложения равнодействующей (центра тяжести) до эквипотенциальной поверхности .

Минимум потенциальной энергии положения тела

Wмин=Ghc =G .

При наклоне цилиндра на угол а (рис. 35, б) запас потенциальной энергии

. (75)

Рис. 35. Установка цилиндра на горизонтальной плоскости.

Максимальный запас потенциальной энергии (положение неустойчивого равновесия) при

 
(76)

 

Изменение расстояния от эквипотенциальной поверхности до точки приложения равнодействующей происходит по закону

(77)

Первая производная выражения (77) представляет собой плечо приложения равнодействующей в каждый данный момент времени, хорошо характеризует устойчивость тела и называется удельным моментом устойчивости:

(78)

Из выражения (78) следует, что удельный момент устойчивости изменяется в сторону уменьшения до нуля при значении а затем меняет свой знак. Таким образом, можно определить еще один признак устойчивого положения тела: если удельный момент не меняет знака при отклонениях тела от данного положения обе стороны, то тело и имеет устойчивое положение. Если же удельный момент устойчивости меняет знак при бесконечно малых отклонениях тела положения, где удельный момент равен нулю, то тело получает максимум потенциальной энергии, положение его неустойчиво, хотя тело и находится в равновесии.

При расположении цилиндра на ориентирующей горизонтальной плоскости боковой образующей (рис. 35, в) удельный момент устойчивости цилиндра в плоскости оси

(79)

Так как значение mL положительно при наклоне цилиндра в любую сторону, то имеет место второе устойчивое положение цилиндра в пределах от

В направлении, перпендикулярном оси цилиндра, m = 0, т. е величина удельного момента постоянна и равна нулю, запас потенциальной энергии также постоянен и поэтому имеет место безразличное положение тела.

По уравнениям (78) и (79) можно определить, в каком положении тело будет более устойчивым, а в каком менее устойчивым, т. е. получить не только качественную, но и количественную характеристику устойчивости.

Если тело находится в покое, то на него действуют только силы веса. При движении появляются добавочные активные силы, силы инерции и трения, которые следует учесть при исследовании устойчивости данного положения в режиме движения указанным выше способом.

Классификация деталей

Для правильного решения задач автоматического ориентирования существенное значение имеет разработка классификации деталей различных форм, которая отражала бы сложность их ориентирования и могла бы служить основой для разработки типовых ориентирующих устройств.

Детали формы тел вращения можно разбить на четыре класса (рис. 36):

I класс – детали симметричные, т. е. имеющие, кроме оси вращения (оси симметрии), плоскость симметрии, перпендикулярную оси. Это гладкие валики и втулки (1 и 4), ступенчатые валики с симметричными концами (2 и 8), гладкие и ступенчатые диски (5, 6 и 7) и т. д.

При ориентировании деталей I класса требуется только совместить ось вращения с одной из осей координат (осью Х).

II класс – детали, имеющие только ось вращения. К этому классу относятся валики с различными торцами (1 и 2), с несимметричными выточками (5), диски с канавками на одном торце (7), с фасками (8), детали с головками, болты, винты, заклепки (6), детали конической формы (9 – 13), высокие и низкие колпачки (14 и 15) с различными расточками (16 – 20), с выточками на торцах (18 – 21) и т. д.

класс Характеристика деталей Вторичная ориентация Типы деталей
  Имеет ось вращения и плоскость симметрии перпендик. оси Не требуется
  Имеет только ось симметрии
  Имеет две плоскости симметрии (через ось и перепендик.)
  Имеет только плоскость симметрии (через ось)
           

Рис. 36. Классификация деталей формы тел вращения.

При ориентировании деталей II класса, кроме совмещения оси вращения с одной из осей координат, может возникнуть необходимость в повороте детали в горизонтальной плоскости ХОY на 1800 (вторичное ориентирование).

III класс – детали, имеющие на цилиндрической поверхности лыски, канавки, прорезы, отверстия и т. п. Детали имеют две плоскости симметрии: проходящую через ось вращения и перпендикулярную оси. К этому классу относятся симметричные валики с лысками и канавками (1 и 2), разрезные втулки (8), симметричные валики с отверстиями, пересекающимися с осью вращения (4), диски с отверстиями и шпоночными канавками (5 и б).

Детали III класса также требует совмещения оси вращения с осью Х (первичного ориентирования) и поворота детали в плоскости ZОУ, перпендикулярной оси (вторичного ориентирования).

IV класс – такие же детали, как и в III классе, но имеющие только одну плоскость симметрии, проходящую через ось вращения. Это несимметричные ступенчатые валики с разрезом по торцу (1), фланцы с отверстиями (2), детали ступенчатой формы с приваренными ушками (8), шлицевые валики (4) и т. д.

При ориентировании деталей IV класса требуется совместить ось вращения с осью Х (первичное ориентирование), повернуть ее в горизонтальной плоскости ХОYна 1800 (первая ступень вторичного ориентирования) и повернуть ее на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной оси ОY (вторая ступень вторичного ориентирования). Таким образом, детали IV класса требуют трех ступеней ориентирования.

Ориентирование деталей I класса только первичное, оно легко

осуществляется в бункере и не требует дополнительных ориентирующих устройств. Детали II класса могут выходить из бункера после первичного ориентирования в двух различимых положениях: например, несимметричные ступенчатые валики, конуса или колпачки выходят вперед различными торцами. Добавочное вторичное ориентирование осуществляется поворотом деталей в одной из координатных плоскостей на 1800. Детали III класса выходят из бункера с произвольным положением лыски, канавки или отверстия, по которым их нужно дополнительно ориентировать поворотом относительно оси вращения в вертикальной плоcкости ZОY. Полное ориентирование деталей III класса в бункере весьма затруднительно. Детали IV класса выходят из бункера чаще всего только ориентированными по оси вращения (первичное ориентирование) и требуют еще двух ступеней вторичного ориентирования поворотами в вертикальной и горизонтальной координатных плоскостях.

В основу классификации плоских деталей положено то соображение, что большинство их может в плане вписываться в форму четырехугольников или треугольников; при этом они могут иметь одну, две или три плоскости симметрии. На основе этих признаков, а также соотношения основных координатных размеров деталей и составлена классификация плоских деталей (рис. 37).

К I классу отнесены детали с тремя плоскостями симметрии, у которых все три координатных размера существенно отличаются друг от друга (L> Н > В). Применив метод раскалибровки, легко осуществляемый в бункере, все положения детали на выходе из бункера сводятся к одному и надобность во вторичном ориентировании обычно отпадает.

Для лучшего представления метода раскалибровки предположим, что все различимые положения детали разбиты на группы по высоте. Так, различимые положения призматической детали с тремя плоскостями симметрии (см. рис. 34, в) разбиты на три группы: I – с расположением наибольшего размера L по оси Z, т. е. в высоту; II– с расположением в высоту второго по величине размера Н и III – с наименьшей высотой В.

Если на пути движения деталей поставить опрокидыватель К,. расположив его на высоте h, причем h> В < Н < L, то детали I и II групп будут на пути движения сброшены с лотка и останутся только детали III группы.

Разобьем оставшиеся на лотке детали III группы по ширине;

в примере детали могут занимать два положения с различной шириной (1 и 2). Если уменьшить ширину лотка до величины t, удовлетворяющей условию

, то деталь в положении 2 перевесится через край выреза и упадет, а на лотке останутся только детали в положении 1 III группы, т. е. задача автоматического ориентирования будет полностью решена.

На рис. 34,ж показано, что таким же образом с помощью опрокидывателя К и выреза на лотке при ориентировании цилиндра различимые положения 2 и 3 становятся неустойчивыми, и на лотке остаются только детали в положении 1.

Для деталей более сложных форм первичное ориентирование с помощыо раскалибровки оказывается недостаточным, так как на лотке после этого остаются еще детали нескольких различимых положений. Поэтому плоские детали с двумя плоскостями симметрии отнесены ко II классу; на выходе из бункера после раскалибровки они имеют еще два различных положения и требуют вторичного ориентирования поворотом в горизонтальной плоскости ХОY на угол 180 или 900. Сюда же следует отнести и детали с тремя плоскостями симметрии, но с двумя очень близкими по величине размерами. При этом с помощью выреза на лотке не удается четко разделить по ширине эти два различимых положения и возникает необходимость во вторичном ориентировании.

класс Характеристика деталей Вторичная ориентация Тип деталей
  L>H>B с тремя плоскостями симетрии Не требуется
  С двумя близкими коорд. размерами
L>H>B с двумя плоскостями симетрии
С двумя близкими коорд. размерами
  L>H>B с одной плоскостью симетрии
С двумя близкими коорд. размерами
           

Рис. 37. Классификация плоских деталей.

Детали с двумя плоскостями симметрии и двумя близкими или равными координатными размерами (рис. 37) выделены в самостоятельный класс IIА, так как на выходе из бункера они могут иметь четыре различимых положения (6 и 7).

К III классу относятся детали с одной плоскостью симметрии, у которых все три координатных размера существенно отличаются друг от друга (L > Н > В). Деталь такого типа имеет 24 различных положения, по 8 в каждой из трех групп с высотами L, H и В (см. рис. 34, а). После прохода опрокидывателя и выреза на лотке остаются детали III группы в четырех различимых положениях.

Детали типов 8, 9 и 10 (рис. 37) для приведения четырех различимых положений к одному могут потребовать поворотов как в вертикальной (на 1800), так и в горизонтальной плоскостях. Для деталей, вписывающихся в форму четырехугольника, поворот в горизонтальной плоскости равен 1800 (8 и 9), а для деталей, вписывающихся в форму треугольника (10), этот угол может быть различным по величине.

Детали с одной плоскостью симметрии типа четырехугольника с двумя равными координатными размерами (11), имеющие на выходе из бункера 8 различимых положений, и детали типа треугольника (12), имеющие на выходе из бункера 6 различимых положений, выделены в класс IIIА.

Вторичное ориентирование деталей класса IIIА заключается в повороте в одной из вертикальных плоскостей (ZОХ или Z0Y) на 1800 и в повороте в горизонтальной плоскости ХОY на углы 90, 180 и 2700 для четырехугольных деталей и на величины углов описанного треугольника для треугольных деталей.

Наиболее надежный способ вторичного ориентирования деталей III и IIIА классов – контроль положения специальными датчиками с последующим принудительным переориентированием в двух координатных плоскостях.

Итак, составленные типовые классификации деталей показывают, что при ориентировании любых форм деталей (как формы тел вращения, так и плоских) может потребоваться не более двух поворотов – один в вертикальной плоскости на 1800 и второй в горизонтальной плоскости на различные величины углов.

В системах автоматического ориентирования применяют три метода: 1) отсев неправильно расположенных деталей с сохранением правильно ориентированных – пассивное ориентирование; 2) приведение всех деталей в требуемое положение за счет реактивных сил, т. е. с использованием упоров, козырьков, выступов и т. п., – активное ориентирование и 3) контроль положения деталей датчиками с последующим изменением положения неправильно ориентированных деталей за счет активных сил в принудительно ориентированных устройствах – принудительное ориентирование. Следует иметь в виду, что принудительное ориентирование представляет собой разновидность активного.

Пассивное ориентирование существенно уменьшает производительность загрузочных устройств; оно применимо в машинах сравнительно небольшой производительности и для деталей довольно простых форм. Ориентирование особо сложных деталей надежнее всего, осуществляется методами принудительного ориентирования. В некоторых случаях представляется возможным для ориентирования одной и той же детали применять как пассивные, так и активные методы. Окончательный выбор того или иного ориентирующего устройства зависит от требуемой производительности, условий сохранности поверхности деталей, экономических соображений и пр.

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-25; Просмотров: 1332; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.