Файл: В.В. Трухин Конструкции технических средств системы удаления стружки в условиях ГПС.pdf

1

ВВЕДЕНИЕ

Эффективность системы автоматического удаления стружки во многом зависит от выбранных организационных форм и конструкции устройств, применяемых в системе.

В методических указаниях производятся описания конструкций основных типов стружкоуборочных транспортеров:

1)скребковые;

2)инерционные;

3)одновинтовые и многовинтовые;

4)ершово-штанговые;

5)пневматические.

Наибольшее внимание уделено типовым конструкциям автоматизированных средств удаления стружки, получившим широкое апробирование и применение на машиностроительных предприятиях страны.

На выбор конструкции автоматизированных средств для удаления стружки влияет и вид стружки.

На рис. П1 показаны основные виды стружки, полученные на токарных станках при разных режимах резания стальных заготовок.

Методическое указание необходимо для преподавателей и студентов при изучении курсов "Технические средства автоматизации" и "Гибкие автоматизированные системы" и особенно при выполнении практических занятий, дипломном и курсовом проектировании

.

1.СКРЕБКОВЫЕ ТРАНСПОРТЕРЫ

1.1.Скребково-штанговые транспортеры с возвратнопоступательным движением

Из всех имеющихся средств транспортировки стружки конвейеры этой группы имеют самые малые размеры поперечного сечения. Они обладают хорошими эксплуатационными качествами, простой конструкцией.

Вследствие малых поперечных размеров скребково-штанговые транспортеры являются во многих случаях единственно возможным средством для отвода стружки от станков. Малые поперечные размеры создают возможность легко располагать эти транспортеры в полу цеха под станками или вдоль линий станков через проходы и проезды, вдоль

2

центральных проездов в случае выполнения ими роли магистральных (сборных) транспортеров.

Существует несколько конструкций скребково-штанговых транспортеров. Наиболее распространенные конструкции транспортеров показаны на рис. П2.

Движение штанги транспортера для перемещения чугунной стружки возвратно-поступательное. При рабочем ходе штанги скребки под действием силы тяжести врезаются в стружку, поворачиваясь вокруг своих осей до упора в штангу, и занимают относительно желоба перпендикулярное положение. При дальнейшем движении скребки толкают лежащую стружку, которая скользит по желобу до места ссыпки. При движении штанги назад (холостой ход) скребки, встречая сопротивление стружки, находящейся в желобе, поворачиваются в обратную сторону и скользят по поверхности стружки. Стружка перемещается только во время рабочего хода штанги; во время движения штанги назад стружка неподвижна.

Отличие транспортера для чугунной стружки от транспортера для стальной стружки заключается в том, что в первом случае подвижные части крепятся к планке, во втором случае они крепятся к несущим роликовым тележкам 3; рабочее положение скребково-наклонное.

Транспортер, представленный на рис. П2, б, рассчитан на перемещение стальной стружки, размеры отдельных кусков которой не превышают по длине 100-150 мм. Такая стружка получается путем дробления на станках или в дробилках. Надежная работа транспортера при перемещении такой стружки достигается посредством наклонных скребков. К расположению скребков наклонно следует стремиться в любой конструкции транспортера, так как в цеховых условиях всегда возможны случаи попадания в желоба посторонних предметов или деталей, а иногда и стальной стружки с соседнего станка.

На рис. П3 представлен общий вид скребково-штангового транспортера с возвратно-поступательным движением, предназначенного для перемещения чугунной стружки.

Желоб длиной 85,6 м составлен из швеллеров 1, соединенных между собой сваркой встык. Каленые направляющие 2, изготовленные из стали марки 45, привертываются болтами к планкам 3, имеющим резьбовые отверстия. Планки приваривают к желобу через каждые 2000 мм. Привод транспортера осуществляется от гидравлического цилиндра.

3

Штанга 4 в сборе соединяется со штоком 5 гидравлического цилиндра посредством фланцев 6, имеющих внутреннюю резьбу.

Транспортер устанавливается в бетонированном приямке (см. вид по стрелке А, рис. П3), глубина которого 180-200 мм, ширина 270 мм. Сверху приямок закрывается листовым рифленым железом. В местах загрузки стружки оставлены окна, закрываемые решеткой. Количество окон и расстояние между ними определяются количеством и расположением станков. Для предотвращения продольного смещения транспортера в конце и начале его снизу к желобу привариваются два штыря диаметром 16 и длиной 130 мм, которые входят в отверстия дна бетонного приямка.

Скребково-штанговый транспортер с возвратно-поступательным движением для перемещения стальной стружки приведен на рис. П4. Транспортер состоит из приводной станции 7, тринадцати линейных секций 2, длиной 5 м каждая, пятиметровой начальной секции 3 и пятиметровой конечной секции 4. Общая длина транспортера составляет 75 м. Для того, чтобы стружка не засоряла пол цеха и не попадала под ролики рамы, к последней в местах загрузки прикрепляются воронки 5. Возвратно-поступательное движение рабочего органа осуществляется от кривошипно-шатунного механизма приводной станции, которая располагается в середине транспортера. Боковыми стенками 1 желоба линейной секции (рис. П5) служат швеллеры № 20, которые свариваются с дном 2, выполненным из полосовой стали толщиной 10 мм.

Для лучшего соединения секции на одном конце каждой последующей секции дно несколько выгибают и делают ее длиннее на величину перекрываемой площади. К концам швеллеров привариваются уголки 3 с отверстиями под болты, посредством которых секции свинчиваются. Роль штанги в этом транспортере выполняет рама, которая также состоит из отдельных секций. Каждая секция рамы по длине соответствует секции желоба; изготавливаются секции рамы из неравнобоких, уголков 4 сечением 75х50х6, которые свариваются с двумя поперечными планками 5 из полосовой стали. Секции соединяются с помощью уголков и болтов 7. Через оси 8 и ролики 9 рама опирается на швеллера желоба. С шагом 420 мм к раме подвешиваются скребки 10, которые могут легко качаться на полуосях 11, вставленных в бобышки 12 и проушины 13. Крепление скребков посредством шплинтов 14 допускает быструю замену их при ремонтах. Изготавливаются они из

4

стальной полосы толщиной 5 мм. Приваренные к скребкам ребра обеспечивают их жесткость.

1.2. Цепной скребковый транспортер для чугунной стружки

Тяговым органом скребкового транспортера для перемещения чугунной стружки служит бесконечная разборная цепь по ГОСТ 589-54 (рис. П6). К звеньям 1 цепи с обеих сторон при помощи болтов 2 и гаек 3 прикреплены левые 4 и правые скребки; шаг скребков 320 мм. Нижняя рабочая ветвь цепи движется в желобе б, выполненном из швеллера № 20. К боковым полкам швеллера через каждые 2 м привариваются по три стойки 7, на которых располагается полоса 8. Эти полосы служат опорой для скребков при движении холостой ветви цепи транспортера. Двухметрового расстояния между опорами достаточно для того, чтобы цепь не провисла.

Привод транспортера осуществляется от электродвигателя 9 мощностью 7,7 кВт через редуктор 10. На другом конце транспортера находится натяжная станция 12. Для направления цепи в желоб и правильного выхода из желоба в начале и конце транспортера устанавливаются отклоняющие станции 13. Расчетная скорость перемещения цепи 4 м/мин, производительность 1500 кг/ч.

Наличие приводной, натяжной и двух отклоняющих станций говорит о сложности транспортера, а расположение их в полу цеха - о трудности его обслуживания. Шарнирное сочленение цепей быстро изнашивается, так как чугунная стружка обладает большими абразивными действиями. Так же быстро изнашиваются и скребки, находясь под дополнительной нагрузкой веса и натяжения цепи. То обстоятельство, что загрузка транспортера осуществляется сверху, приводит к попаданию части транспортируемого материала на верхнюю холостую ветвь цепи, которая транспортирует стружку в обратном направлении. Поэтому скребковые транспортеры с кольцевым движением цепи применяются значительно реже, чем скребково-штанговые транспортеры, не имеющие этих недостатков.

5

2.ИНЕРЦИОННЫЕ ТРАНСПОРТЕРЫ

2.1.Инерционные транспортеры с переменным давлением

на желоб

Одним из простейших транспортных устройств является инерционный качающийся транспортер с приводом от простого кривошипношатунного механизма (рис. П7).

Металлический желоб 1 транспортера опирается на стальные плоские пружины 2, расположенные наклонно. Пружины жестко прикреплены вверху к лотку, а внизу к основанию 3 транспортера. Желоб приводится в движение от шатуна 4, который в свою очередь получает движение от электромотора через клиноременную передачу и простой кривошип 5, устанавливаемый в любом месте по длине транспортера.

Получая движение от кривошипа, желоб при рабочем перемещении (вперед) несколько приподнимается, а при движении назад опускается. При подъеме желоба сила инерции материала, лежащего на желобе, направлена вниз, и поэтому давление материала на желоб увеличивается, а следовательно, увеличивается и сила трения между ними. При опускании желоба, наоборот, сила инерции материала направлена вверх, что приводит к уменьшению давления материала на желоб и уменьшению силы трения.

Таким образом, при рабочем движении горизонтального желоба материал находится под действием двух сил: силы трения, которая стремится передвинуть материал в направлении движения желоба, и силы инерции материала, препятствующей его перемещению.

При определенных соотношениях сил трения и инерции материал начинает перемещаться до тех пор, пока скорость его не станет равной скорости перемещения желоба. Это происходит во второй половине хода вперед, если считать второй половиной замедленное движение желоба.

После этого материал по инерции скользит вперед по лотку, причем сила трения его о желоб препятствует этому скольжению. Вследствие уменьшения силы трения при обратном ходе желоба материал скользит по желобу до тех пор, пока их скорости в конце этого хода не станут равными. После этого материал получает новое ускорение вперед, и весь цикл повторяется.

6

При большом числе оборотов кривошипа вертикальное ускорение, сообщаемое желобом материалу, может оказаться больше ускорения силы тяжести. В этом случае наблюдается нежелательное для нашего случая подбрасывание материала. Поэтому качающиеся транспортеры рассчитывают так, чтобы материал постоянно соприкасался с желобом.

Для удобства монтажа и ремонта инерционные транспортеры собираются из отдельных секций длиной 2500 мм и 850 мм. Комбинируя эти секции, всегда можно получить транспортер требуемой длины. Возможный избыток или нехватку длины желоба (на 100-150 мм) всегда можно устранить простым укорочением или привариванием куска желоба.

Секция 1 желоба изготавливается из листовой стали толщиной 1-1,5 мм. Для крепления плоских пружин 2 снизу желоба привариваются два уголка для секции L = 850 мм и 6 уголков для секции L = 2500 мм. Сечение уголков 75х50х6 длиной 100 мм каждый. Желоб секции L = 2500 мм опирается на 6 пружин, а желоб секции L = 850 мм на 2 пружины. При свинчивании секций пружины располагаются на равном расстоянии друг от друга. Основанием секции транспортера является сварная рама, которая изготавливается также посекционно.

Приводная станция располагается на сварной металлоконструкции 3. Вращение простому кривошипно-шатунному механизму передается от электродвигателя 4 посредством клиноременной передачи. Вал 5 с радиусом кривошипа r = 10 мм вращается в подшипниках качения, помещенных в опорном корпусе. Одна головка шатуна 6 надевается на шейку кривошипа, а другая на палец кронштейна 7. При радиусе кривошипа r = 10 мм амплитуда колебания желоба будет составлять 20 мм. Для удобства заполнения транспортера стружкой приваривают лоток 8.

Наиболее слабым звеном в смысле продолжительности работы является плоская пружина, находящаяся под действием циклических изгибающих моментов. У транспортеров первых конструкций термически обработанная пружина из стали марки 65Г с радиусом кривошипа r = 12 мм стояла не более 1,5-2 месяцев, работая по 7-8 часов в сутки. Для увеличения стойкости пружин радиус кривошипа последовательно изменялся на 10,8 и 6 мм, соответственно росла и продолжительность работы транспортера. При радиусе кривошипа r = 8 мм термически обработанная пружина из стали 65Г работает до поломки 6-7 месяцев по 7-8 часов в сутки.

7

На продолжительность работы пружины влияет также способ ее крепления к желобу и основанию.

Пружина зажимается болтами с резьбой М10 между уголком 9 и планкой 10. Для обеспечения плавного изгиба пружины углы деталей 9 и 10 скруглены. Под болт обязательно должна быть положена пружинная шайба 11.

Инерционный транспортер должен тщательно крепиться к полу анкерными болтами, заделываемыми в бетонные подушки. Размер болтов не менее М16. На секцию длиной 2500 мм должны быть предусмотрены 4 болта, для секции длиной 850 мм - 2 болта. С целью гашения инерционных усилий от качающегося желоба желательно раму транспортера делать более массивной.

Транспортеры желательно делать длиной не более 20-25 м ввиду получающихся при этом больших инерционных усилий и вибраций. Такие транспортеры хорошо работают как питатели.

2.2. Инерционные транспортеры с прямолинейно движущимся желобом

Отличие этих транспортеров от транспортеров с переменным давлением на желоб состоит в том, что ускорение желоба здесь всегда совпадает с траекторией движения последнего и материала и, следовательно, не оказывает влияния на величину давления материала на желоб, которое все время остается постоянным, равным весу материала.

На рис. П8 приведена расчетная схема транспортера с прямолинейным движением желоба. Желоб 1 опирается через ролик 2 на прямолинейные направляющие 3; тягой 4 желобу сообщается возвратнопоступательное движение. Направляющие могут быть горизонтальными или немного наклонными в сторону движения стружки.

При ускоренном ходе вперед при горизонтальном положении направляющих частицы материалов будут находиться под действием силы трения fomg и силы инерции mа. Материал будет двигаться вместе с желобом при условии, если

fomg > mа

или

a ≤ fog.

Во второй половине хода вперед ускорение желоба станет отрицательным. Тогда сила инерции будет заставлять материал двигаться впе-

8

ред, сила же трения материала о желоб будет препятствовать этому движению. Материал сможет начать перемещаться по желобу в направлении его движения лишь в том случае, если

fomg < mа

или

a > fog.

При расположении направляющих желоба наклонно условия для перемещения материала будут лучше, так как в этом случае

mа > fomg cosα - mg sinα

или

а > g(fo cosα - sinα).

Желоба 1 транспортеров данного вида имеют сечение 320х60 мм и собираются из секций длиной 1000 мм (рис. П9). Рама, на которую опирается желоб, также состоит из отдельных секций. Она сваривается из продольных уголков 2 сечением 50х50х5 и уголков 3 такого же сечения. В приводной секции рамы привариваются еще 2 продольных уголка 4, которые повышают жесткость рамы и центрируют головку шатуна 5 относительно центра транспортера. Секции рамы соединяют между собой болтами 6 через резиновые прокладки 7. Желоб вместе с рамой свободно сидит на осях 8. На каждую секцию транспортера приходится по две таких оси. На концах осей располагаются ролики 9, свободно перемещающиеся по швеллерам.

Шатун 5, состоящий из двух частей, соединен для лучшей разборки болтами. Вторая головка шатуна соединяется с одним из трех отверстий водила привода 10, получающего вращения от электродвигателя 11 посредством клиноременной передачи. Наличие отверстий на водиле привода, расположенных вдоль продольной оси водила на расстояниях (радиусах) 70, 120, 170 мм, позволяет изменять соответственно величину ходов желоба от 58 до 95 и 138 мм.

Число двойных ходов желоба при передаточном отношении привода i = 15,9 составляет 89 ход/мин. Средняя скорость движения стружки равна 0,03 м/с. Максимальная производительность при транспортировке сливной стружки составляет 1-2 т/ч. Электродвигатель мощностью 1,7 кВт с числом оборотов n = 1420 об/мин.

Эти транспортеры можно выполнять значительно большей длины (30-40 м) в сравнении с транспортерами с переменным давлением на дно желоба. Транспортеры с прямолинейно движущимся желобом бо-

9

лее надежны в работе, эксплуатируются в течение нескольких лет без ремонта.

3. ОДНОВИНТОВЫЕ И МНОГОВИНТОВЫЕ ТРАНСПОРТЕРЫ

Винтовые транспортеры состоят из неподвижного желоба, внутри которого в неподвижных подшипниках вращается вал с закрепленным на нем бесконечным винтом. Эти транспортеры могут перемещать только чугунную или элементную стальную стружку. Схемы такого транспортера приведены на рис. П10.

В желоб транспортера стружка поступает через специальное отверстие и удерживается от вращения вместе с винтом силами тяжести и трения о стенки желоба. Таким образом, материал служит как бы гайкой для находящегося внутри него винта и при вращении последнего перемещается вдоль желоба. В месте выгрузки в дне желоба предусмотрены выпускные отверстия.

Для сливной стружки, сходящей в виде спирали, применяются винтовые транспортеры с безопорным винтом (рис. П10, б). Особенностью этого транспортера является то, что винт 1 свободно располагается в желобе 2. Конец винта со стороны привода 3 закреплен шарнирно, что обеспечивает свободное плавание винта в желобе в пределах угла а. Для приема и транспортировки больших клубков спиральной стружки необходимо иметь достаточно большую ширину поперечного сечения желоба. Такое сечение может быть достигнуто за счет винтов больших диаметров или установки в желобе двух винтов в разные стороны. Для винтовых транспортеров, предназначенных для уборки стружки от группы станков, ширина желоба обычно принимается равной 700-750 мм. Для того, чтобы транспортировать спиральную стружку по такому желобу без ее зависания, диаметр винта одновинтового транспортера должен быть равным 500-600 мм. Поэтому в настоящее время для транспортировки стружки по широким желобам применяются двухвинтовые или четырехвинтовые транспортеры.

Большим недостатком винтовых транспортеров обычной конструкции (рис. П10, a) является наличие промежуточных опор, которые мешают прохождению по лотку мелкой стружки. Эти транспортеры могут перемещать только чугунную и элементную стальную. Наличие зазора между витками винта и желобом приводит к заклиниванию транс-