Проектирование роботехнических средств для поточных линий прядильного производства (стр. 17 из 23)
а) при движении по дуге окружности:
- кривошипно-коромысловый механизм;
- кулачковый коромысловый механизм;
- кулисный механизм;
- зубчатый механизм;
б) при движении по прямой линии:
- кривошипно-ползунный механизм;
- кулачковый механизм с толкателем;
- зубчато-реечный механизм;
- кулисный механизм;
в) при движении по замкнутой кривой линии, проходящей через характерные точки:
- плоский четырехзвенный рычажный механизм;
- плоский зубчато-рычажный механизм;
- кулачковый механизм;
- синтез двух механизмов, задающих два закона движения выходному звену.
Кривошипно-коромысловый, кулисный, кривошипно-ползунный механизмы относятся к плоским рычажным механизмам, которые получили широкое распространение в современном машиностроении.
Зубчатый и зубчато-реечный механизмы относятся к механизмам, имеющим высшие кинематические пары и обладают сравнительной сложностью изготовления. Зубчатые колеса, как правило, подвергаются термической обработке для увеличения твердости поверхности зубьев. Требования к точности изготовления зубчатых колес выше, нежели к плоским рычажным механизмам, поэтому они и выделены в технологии машиностроения в отдельный раздел «Зубонарезание».
Кулачковый коромысловый механизм и кулачковый механизм с толкателем относятся также к механизмам, имеющим высшие кинематические пары. Для сопряжения пары кулачок-коромысло и кулачок-толкатель характерны переменные условия контакта. Для такого сопряжения основную роль в распределении износа на поверхности трения играет изменение внешних факторов по отношению к каждому участку поверхности. Неравномерный износ профиля кулачка приводит к нарушению передаваемого закона движения, что способствует отклонению исполнительного органа от заданной траектории.
Кроме того, неравномерный износ профиля кулачка приводит к возникновению дополнительных динамических нагрузок и нередко является основной причиной отказа всего механизма. На показатель долговечности и надежности кулачкового механизма также непосредственное и существенное влияние оказывает технологический процесс изготовления кулачка. Ошибки в изготовлении профиля кулачков на большинстве заводов, применяющих для этой цели координатный или кинематический способ, оказывают значительно большее влияние на динамические качества механизмов, чем выбор того или иного закона движения. Неточность изготовления сводит на нет этот выбор, и поэтому технология или точность обработки и сборки имеют большее значение для надежной работы механизма, продолжительности его службы, чем назначение более удачного закона движения ведомого звена. Кроме того, проектирование кулачковых передач более трудоемко, нежели зубчатых передач и плоских рычажных механизмов, а технологически изготовить кулачок гораздо сложнее, чем зубчатое колесо, что в свою очередь влияет на себестоимость.
Применение однотипных передач рабочих органов будет способствовать повышению степени унификации изделия, что благоприятно сказывается на общем уровне технологического процесса и на себестоимости автосъемника бобин в целом.
Кривошипно-ползунный механизм, кулачковый механизм с толкателем, зубчато-реечный механизм требуют наличия направляющей достаточной длины с высокой точностью обработки поверхности, что усложняет технологический процесс изготовления самого механизма, увеличивает его габаритные размеры, повышает себестоимость изготовления.
На основании вышеизложенного приходим к выводу, что рациональными структурными схемами исполнительных органов автосъемника бобин являются следующие:
- для механизма выталкивания наработанной бобины из рычагов бобинодержателя и механизма захвата и смены патронов – кривошипно-коромысловый механизм и механизм с качающейся кулисой;
- для механизма сопла – кулачковый механизм и синтез двух механизмов, задающих два закона движения выходному звену;
- для механизма управления рычагами бобинодержателя прядильной машины – кулачковый механизм.
В связи с тем, что на проектирование исполнительных органов автосъемника бобин наложены жесткие граничные условия, принимаем следующие структурные схемы исполнительных органов – механизм выталкивания полной бобины совмещаем с механизмом захвата и смены патронов – кривошипно-коромысловый механизм; механизм сопла – кулачковый механизм, выходное звено которого имеет в определенном цикле работы автосъемника бобин принудительное движение от рычага захвата и смены патронов; механизм управления рычагами бобинодержателя прядильной машины – оставляем существующий кулачковый механизм, т.к. он имеет возможность переналадки в процессе эксплуатации.
3.3 Новые технические решения основных исполнительных органов автосъемника бобин АС‑120 с учетом граничных условий проектирования
Учитывая тот факт, что необходимо повысить надежность процесса автоматизированного съема наработанных бобин и установки на их место пустых патронов на пневмопрядильных машинах ППМ‑120 с наименьшими затратами материальных ресурсов, следует испытать возможность модернизации существующего автосъемника бобин АС‑120, улучшив при этом структурные схемы его наименее надежных исполнительных органов, а именно: механизма сопла и механизма захвата и смены патронов. При этом новые технические решения основных исполнительных органов автосъемника бобин АС‑120 должны приниматься с учетом граничных условий проектирования, таких как:
- недопустимо изменять точку
вращения кривошипа механизма захвата и смены патронов относительно плоскости 
;- недопустимо изменять точку
вращения кулачка механизма сопла и рычага захвата и смены патронов относительно плоскости ;- недопустимо изменять точку
подвеса коромысла механизма сопла относительно плоскости ;- недопустимо изменять направление вращения приводных валов вокруг центров
и ;- недопустимо изменять передаточное отношение между валами с центрами
и ;- изменение размеров звеньев механизмов исполнительных органов возможно в пределах габаритных размеров автосъемника бобин АС‑120;
- недопустимо изменять способ захвата нити механизмом сопла;
- необходимо устранить заклинивание механизма сопла и механизма захвата и смены патронов при контакте поверхностей их исполнительных звеньев;
- необходимо устранить смещение центра патрона от центра тарелочек бобинодержателей пневмопрядильной машины при установке патрона в них;
- необходимо сопло выполнить самоустанавливающимся и саморегулируемым, а также с возможностью переналадки в процессе эксплуатации;
- недопустимо изменять конструкцию пневмопрядильной машины ППМ‑120;
- недопустимо изменять месторасположение направляющих металлоконструкций, по которым происходит передвижение автосъемника бобин вдоль фронта пневмопрядильной машины ППМ‑120.
Сущность технических решений морфологических матриц изменяемых механизмов, представленных на рис. 37 и 38, с учетом граничных условий проектирования поясняется чертежами, где на рис. 39 изображен автосъемник бобин в момент обрезки и захвата нити соплом; в этот момент фрикционный контакт бобины с мотальным валом прерван посредством механизма управления рычагами бобинодержателя; на рис. 40 – структурная схема механизма сопла; на рис. 41 – продольный разрез сопла; на рис. 42 – вид А по рис. 41; на рис. 43 – вид Б по рис. 42; на рис. 44 – вариант выполнения резака; на рис. 45 – направляющая поверхность сопла; на рис. 46 – вид В по рис. 45; на рис. 47 – вариант исполнения всасывающего патрубка сопла; на рис. 48 – вид Г по рис. 47; на рис. 49 – структурная схема механизма захвата и смены патронов; на рис. 50 – исполнение шатуна механизма захвата и смены патронов; на рис. 51 – рычаг устройства захвата патронов; на рис. 52 – момент выталкивания бобин диаметром 180 и 250 мм; на рис. 53 – вид Д по рис. 52.
Автосъемник бобин содержит следующие рабочие органы: механизм 1 управления рычагами бобинодержателя прядильной машины, механизм 2 сопла и механизм 3 захвата и смены патронов. Механизм 2 сопла содержит коромысло 4, установленное на неподвижной оси 5, на котором зафиксирован ролик 6, находящийся во фрикционном контакте с кулачком 7, име-ющим возможность поворота вокруг оси 8 своей установки. На свободном конце коромысла 4 установлен ограничитель поворота сопла 9, а также шарнирно закреплено сопло 10. Ограничитель поворота сопла 9 имеет регулировочные пазы 11 и упорную поверхность 12. Сопло 10 содержит направляющую фигурную поверхность 13, имеющую на своем свободном конце регулировочные пазы 14 и закрепленную посредством шарнира 15 на свободном конце коромысла 4. На направляющей фигурной поверхности 13 через пазы 14 закреплена опора 16, на которой установлена направляющая втулка 17, находящаяся в контакте с кулисой 18 сопла 10, внутри которой установлен всасывающий патрубок 19, на конце которого закреплен резак 20. Кулиса 18 сопла 10 посредством пружины 21, установленной на ней, и направляющей 22 опоры 16 имеет возможность смены положения при упоре ролика 23, зафиксированного на кулисе 18 сопла 10, в препятствие. К направляющей втулке 17 подсоединен гибкий шланг 24, принимающий форму направляющей фигурной поверхности 13. Всасывающий патрубок 19 может быть выполнен разъемным с возможностью смены длины, при этом он снабжен направляющей 25, фиксирующей положение всасывающего отверстия относительно кулисы 18 сопла 10; в этом случае при регулировании даны сопла 10; всасывающий патрубок 19 выдвигается на необходимую длину из кулисы 18 сопла 10. На конце всасывающего патрубка 19 может быть закреплен резак 26, установленный над всасывающим отверстием. Механизм 3 захвата и смены патронов содержит кривошип 27, установленный на приводном валу 28, кинематически связанном с приводом автосъемника бобин.