Обґрунтування конструкційних параметрів пристроїв для контролю положення плоских деталей низу взуття в автоматизованих процесах обробки

Abstract

Дисертація присвячена актуальній проблемі – обґрунтування конструкційних параметрів пристроїв для контролю положення плоских деталей низу взуття в автоматизованих процесах обробки з метою розширення сфери застосування, підвищення продуктивності та автоматизації процесів по обробці деталей низу взуття. Напрямок удосконалення техніки у взуттєвому виробництві за рахунок підвищення швидкісних режимів машин уже не дає значного ефекту, оскільки частка робочого часу універсальних та автоматизованих взуттєвих машин не перевищує 40% від циклових витрат, а решта часу припадає на допоміжні операції, пов'язані з подачею деталей у зону обробки, їхнім суміщенням, зніманням оброблених деталей тощо. Тому резерв подальшого підвищення продуктивності взуттєвих машин полягає у автоматизації таких операцій за рахунок оснащення машин засобами робототехніки. Програмні роботи працюють за жорсткою програмою та їх впровадження неможливе без вирішення проблем упорядкування середовища. Впровадження адаптивних роботів вимагає створення чутливих захватів та сенсорних систем. Отже, контроль положення об'єктів роботизації в цьому випадку, як складова частина процесу порядкування середовища, є одним із вирішальних факторів для роботизації. Встановлено, що більшість плоских деталей низу взуття мають асиметрію фрикційних властивостей та величини нерівностей поверхонь, що забезпечує можливість створення пневмомеханічних способів контролю положення за властивостями поверхонь. Пневмомеханічні способи контролю за властивостями поверхонь мають переваги перед відомими, а саме: простоту та надійність в роботі; можливість контролювати положення значної більшості типів плоских деталей низу взуття. Встановлено, що найбільш перспективним, з точки зору застосування, а також створення високопродуктивних контролюючих пристроїв прохідного типу є спосіб струменевої повітряної системи контролю. Запропоновано типізацію поверхонь за характером напрямків та профілів нерівностей, яка створює певну модель топографії поверхні, що визначає тип обтікання струменями повітря поверхні та виступів нерівностей. Встановлено, що крім напрямку, положення і розміру нерівностей поверхні деталі, велике значення для взаємодії поверхні деталі з повітряним струменем має деформація нерівностей у процесі цієї взаємодії. З цієї точки зору всі нерівності можна розділити на дві групи: 1 - ті, що деформуються струменем повітря і змінюють площу опору; 2 - ті, що не деформуються і не змінюють площу опору. Досліджено взаємодію струменів повітря із поверхнею деталі та встановлено фактори, які впливають на зусилля переміщення деталі на позиції контролю. Отримано аналітичне рівняння для визначення зусилля переміщення деталі через аеродинамічний коефіцієнт, що характеризує різницю топографічної характеристики поверхонь деталі для всіх типів нерівностей. Отримано аналітичне рівняння для визначення зусилля переміщення деталі через силу лобового опору, яка визначається через коефіцієнт опору та площу нерівностей для поверхонь, які мають нерівності, що не деформуються під дією струменів повітря. Спроектовано і виготовлено експериментальний стенд з пристроєм орієнтованої подачі, для визначення зусилля та часу переміщення деталі на позиції контролю. Проведено експериментальні дослідження впливу віддалі між несучими поверхнями камер на зусилля переміщення деталі на позиції контролю. Експериментально досліджено вплив кута нахилу сопел та кількість сопел у кожній камері на зусилля переміщення деталі на позиції контролю. На основі проведеного експерименту підтверджено отримані математичні залежності щодо розрахунків зусилля переміщення деталі на позиції контролю. Визначено, величина часу контролю, яка знаходиться в межах часу виконання технологічних операцій на самому високопродуктивному обладнанні взуттєвого виробництва – машинах прохідного типу. Експериментально визначено коефіцієнт аеродинамічної сили, що характеризує різницю топографічної характеристики поверхонь деталі. Знаючи значення якого, можна знайти необхідні параметри пристроїв для контролю, а також необхідний тиск повітря для створення зусилля, достатнього для переміщення цих деталей з позиції контролю із заданою швидкістю, тобто для створення умов контролю. Розроблено блок-схеми автоматизованих лінії для обробки мікропористих підошов з матеріалу EVA та плоских деталей низу взуття із натуральної шкіри. Також розроблено модуль орієнтації плоских деталей низу взуття за властивостями поверхонь, оснащеного пристроєм для контролю їх положення. Результати дисертаційної роботи впроваджені у виробництво. Модуль орієнтації плоских деталей низу взуття прийнято до впровадження на ПП «КМ- Поділля». Очікуваний економічний ефект від впровадження одиниці обладнання складе 65 тисяч грн. Результати теоретичних та експериментальних досліджень роботи використовуються в освітньому процесі Хмельницького національного університету на кафедрі машин і апаратів, електромеханічних та енергетичних систем для спеціальності 133 Галузеве машинобудування, зокрема при вивченні дисциплін «Сучасні технології та обладнання виробництв галузі» та «Технологічні процеси та обладнання галузі».