Проектирование цикловых диаграмм технологических машин

В машинах для производства изделий из кожи применяются цикловые и нецик­ловые исполнительные механизмы.

Цикловые исполнительные механизмы работают с определен­ной повторяемостью. Рабочие органы этих механизмов, совершая движение с заданными законами, возвращаются в исходное по­ложение.

Совокупность периодически повторяющихся перемещений ра­бочих органов всех цикловых исполнительных механизмов состав­ляет кинематический цикл машины Т_к, а совокупность цикличес­ких перемещений звеньев исполнительного механизма и его рабо­чего органа — кинематический цикл механизма Т_к.м.. Связь меж­ду этими циклами определяется формулой

Т_к = n Т_к.м. , (3.28)

где n — целое число.

Кинематический цикл технологической машины, включающей несколько цикловых механизмов, должен состоять из целого числа кинематических циклов механизмов, при этом в машине всегда будет иметься хотя бы один механизм, у которого n = 1.

Кинематические циклы механизмов охватывают рабочие, холостые ходы я выстои исполнительных органов.

К рабочим ходам относят все движения рабочих органов в цикле, в течение которых они производят непосредственную обра­ботку изделий.

Часть цикла, когда перемещение рабочих органов не связано с выполнением полезной работы, называют холостым ходом.

Выстой — интервал цикла, характеризующийся отсутствием движения рабочего органа.

Нецикловые механизмы сообщают рабочим органам движение без выстоев, при этом для них невозможно выделить интервалы рабочих и холостых ходов.

Согласованная работа исполнительных цикловых механизмов определяется их кинематическими циклами и относительным рас­положением рабочих, холостых ходов и выстоев рабочих органов в общем кинематическом цикле машины. Синхронность всех дви­жений и выстоев механизмов показывается на цикловой диаграм­ме (циклограмме) машины.

Цикловой называется диаграмма, на которой в условных обоз­начениях представлены все фазы кинематических циклов меха­низмов, совмещенные в одном кинематическом цикле машины.

Циклограммы могут быть прямоугольными, линейными и кру­говыми.

Прямоугольные циклограммы (рис. 3.4) представляют собой ряд горизонтальных полос произвольной ширины. По основанию полос откладывается длительность кинематического цикла маши­ны, выраженная в единицах времени или углах поворота главно­го вала фг.в. Последнее применяется в том случае, если машина имеет равномерно вращающийся главный вал, передающий дви­жение всем исполнительным механизмам. Для таких машин дли­тельность кинематического цикла может быть определена по уг­лу поворота этого вала.

Интервалы цикла снабжают соответствующими надписями. Зачастую рабочий ход для наглядности выделяют штриховкой.

Рис. 3.4. Прямоугольная циклограмма технологической машины

Линейная циклограмма (рис. 3.5) строится аналогично, с той лишь разницей, что интервалы цикла выделяются не прямоуголь­никами, а наклонными и горизонтальными линиями. Наклонные линии обозначают рабочий и холостой ходы механизма (рабочего органа), а горизонтальные линии — его выстой. На линиях указывают характер и направление движения рабочего органа.

Рис. 3.5. Линейная циклограмма машины АСГ-19

Для машин с электромеханическим приводом, имеющих кинематический цикл, равный времени одного оборота главного вала, можно использовать кру­говую циклограмму. Круговые циклограм­мы (рис. 3.6) выполняются в виде кон­центрических окружностей, образующих кольца, по числу рабочих органов (А, В, С). Внешняя окружность градуируется в углах поворота главного вала. Кольца делятся по радиусам на части, соответствующие периодам рабочих, холостых ходов и выстоев рабочих органов.

По циклограмме для каждого исполнительного механизма оп­ределяют абсолютные и относительные фазовые углы.

Абсолютными фазовыми углами механизмов являются углы поворота главного вала или периоды времени, определяющие на­чало их рабочих перемещений по отношению к началу координат цикловой диаграммы машины. На рис. 3.4 это углы Ф₁, Ф₂, Ф₃.

Рис. 3.6. Круговая циклограмма технологической машины с выделением периодами рабочих ходов инструментов

Относительными фазовыми углами двух механизмов называ­ются углы поворота главного вала или периоды времени между началами рабочих ходов этих механизмов. На рис. 3.5 углы Ф₁₂, Ф₁₃, Ф₂₃ являются относительными, они показывают, насколько смещены во времени начала рабочих ходов второго механизма по отношению к первому, третьего по отношению к первому и треть­его по отношению ко второму.

Относительные фазовые углы могут также определяться меж­ду началами холостых ходов (рис. 3.4), в этом случае их обозна­чают Ф₁₂', Ф₁₃', Ф₂₃'.

Циклограммами пользуются при проектировании машин, их эксплуатации и ремонте. Проектные циклограммы называются расчетными или теоретическими; циклограммы, снятые с сущест­вующих машин, — поверочными.

Циклограммы машин устанавливают связь машинного техно­логического процесса с движением рабочих органов. Анализ цик­лограммы позволяет определить последовательность включения механизмов в работу, их взаимодействие, а также соотношение между длительностью рабочих, холостых ходов и выстоев рабочих органов. Однако циклограмма не дает представления о величинах и характере перемещений рабочих органов.

Характеристика действительных перемещений и согласованности работы исполнительных органов представлена в синхронной диаграмме. Она строится в прямоугольных координатах, где по оси абсцисс откладываются длительность кинематического цикла и его интервалы, а по оси ординат в соответствующем масштабе — истинные перемещения рабочих органов. На рис. 3.7 показана синхронная диаграмма механизмов шила и молотка машины для крепления подошв штучными крепителями.

При построении синхронной диаграммы можно пользоваться как аналитическим, так и графическим методом кинематического анализа механизмов.

Проектирование циклограмм ведут при разработке новых или модернизации существующих технологических машин. В первом случае решают задачу перехода от технологического расчета ма­шины к кинематическому, во втором осуществляют пересмотр кинематического цикла и его длительности, совершенствуют кине­матическую схему с целью увеличения производительности машины и коэффициента непрерывности обработки.

Рис. 3.7. Синхронная диаграмма машины АСГ-19:

А- механизм вертикального перемещения шила; Б – механизм отклонения шила; В – механизм молотка

Производительность машины обратно пропорциональна дли­тельности кинематического цикла, поэтому основной задачей рас­чета циклограмм является такая увязка работы механизмов, ко­торая обеспечивает получение минимального времени кинемати­ческого цикла, а следовательно, максимальной производительнос­ти машины.

Проектирование оптимальных цикловых диаграмм целесооб­разно вести следующим образом:

на основе анализа машинного технологического процесса ориентировочно рассчитывают или выбирают необходимые пере­мещения и скорости рабочих органов; определяют длительности рабочих я холостых ходов;

выбирают основной механизм и строят предварительную цик­лограмму, предусматривающую последовательные движения ра­бочих органов;

в технологическом процессе выявляют операции или их элемен­ты, а также движения рабочих органов, которые могут быть сов­мещены во времени;

с учетом требуемых по технологическим условиям законов дви­жения инструментов выбирают структуру исполнительных меха­низмов и синтезируют их принципиальные схемы (кинематичес­кую, гидравлическую или пневматическую);

уточняют длительность рабочих, холостых ходов и выстоев ра­бочих органов;

для механизмов, осуществляющих совмещенные во времени операции или движения инструментов, строят синхронные диа­граммы и расчетные схемы, позволяющие определить возможные минимальные относительные фазовые углы, обеспечивающие ка­чественное выполнение технологического процесса при наименьшей длительности несовмещенных холостых ходов и выстоев рабочих органов;

строят уточненную циклограмму и определяют производитель­ность машины;

в случае если полученная производительность не удовлетво­ряет техническому заданию, изменяют кинематические параметры машины и технологические режимы с целью уменьшения времени рабочих и холостых ходов рабочих органов;

по данным пересчета времени рабочих и холостых ходов уточ­ненную цикловую диаграмму преобразуют в окончательную. По окончательной циклограмме рассчитывают теоретическую произ­водительность машины.