Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

К.т.н. Дудников В.С., студент Потирай Р.Т.

Днепропетровский национальный университет, Украина

Кантователь–вращатель

В связи с повышением степени механизации монтажно-сборочных работ, с одной стороны, с увеличением дефицитности энергетических ресурсов, с другой стороны, оптимизация мощности приводов средств технологического оснащения является актуальной задачей.

Кантователи-вращатели–наиболее распространенный элемент технологической системы, используемый для обеспечения выполнения монтажно–сборочных и сопутствующих им операций (испытания, промывка, очистка, окраска, контроль чистоты внутренних поверхностей и т.д.).

Известен кантователь, содержащий поворотное кольцо с приводом его вращения и узлами зажима изделия, цапфы которого смонтированы на двух стойках [1]. Кантователь позволяет вращать длинномерные изделия вокруг поперечной оси. Однако при работе вращателя с изделием, центр масс которого не совпадает с осью вращения (цапфами), момент сопротивления крутящему моменту привода кольца изменяется в зависимости от угла поворота кольца, приводя к повышению потребляемой приводом мощности и нерациональному её использованию. Кольцо лишь частично выполняет функцию противовеса для уравновешивания веса вращаемого изделия, смещая ближе к оси цапф центр масс системы изделие–кольцо. Для существенного смещения центра масс, а, следовательно, уменьшения момента сопротивления и мощности привода, требуется значительная масса кольца, что, увеличивая момент инерции системы, наоборот, увеличивает необходимую мощность привода.

Нами предлагается повысить эффективность использования кольца в качестве противовеса. С этой целью цапфы выполняются со смещением их осей относительно центра масс кольца, а именно в виде изогнутых под углом 90^о стержней, при этом кольцо соединяется с цапфами с возможностью продольного перемещения и фиксирования относительно стержней в положении, определяемом соотношением:

,

где – массы изделия и кольца соответственно;

– расстояние от оси цапф до центров масс изделия и кольца соответственно, находящихся по разные стороны от цапф.

Изложенная сущность предлагаемого вращателя–кантователя поясняется рисунком, на котором представлена принципиальная схема.

Вращатель содержит смонтированные на основании 1 две стойки 2, на которых закреплены с возможностью вращения две цапфы 3 поворотного кольца 4. Цапфы выполнены в виде изогнутых под углом 90^о (Г–образных) стержней 5. Кольцо 4 фиксируется относительно стержней, на которых нарезана

Рисунок- Принципиальная схема кантователя–вращателя

наружная резьба, с помощью гаек 7. Одна из цапф 3 с помощью муфты 8 соединена с электроприводом вращательного движения 9. На кольце 4 установлены узлы 10 для зажима изделия 11.

Устройство работает следующим образом.

Для каждого изделия заранее экспериментально или расчетным путем определяется положение центра масс (точка С₁) и высчитывается положение его относительно оси цапф (размер ), которые для уменьшения габаритов устройства, предназначенного для кругового вращения изделий, располагается по середине длины изделия. При известной массе кольца M₂ положение его центра масс (точка С₂) относительно стержней цапф 3 (размер ) определяется из выражения:

,

где – массы изделия и кольца соответственно;

– расстояние от оси цапф до центров масс изделия и кольца соответственно, находящихся по разные стороны от цапф.

После этого кольцо 4 закрепляется на стержнях с помощью гаек 7. Изделие 11 вводится внутрь кольца 4 так, что центры масс его и кольца располагаются по разные стороны от цапф 3. Затем изделие 11 зажимается в кольце 4 узлами 10. Подается напряжение питания на электропривод 9 и вся система изделие–кольцо начинает вращаться вокруг оси цапф 3, установленных в стойках 2.

Выполнение цапф со смещением их осей относительно центра масс кольца, сборка системы изделие–кольцо так, что их центры масс оказываются расположенными по разные стороны от оси цапф, а общий центр масс системы находится вблизи (или совпадает) оси цапф, позволяет более эффективно использовать массу изделия с эксцентричным (не совпадающим с осью вращения) расположением центра масс.

Соединение кольца с возможностью продольного перемещения относительно стержней позволяет добиваться выполнения условия , при котором момент сопротивления крутящему моменту привода оказывается минимальным, что позволяет использовать маломощные электроприводы.

Кроме того, это дает возможность уменьшить массу кольца, что также способствует уменьшению потребляемой приводом мощности за счет уменьшения общего момента инерции системы.

Возможность совмещения центра масс системы изделие-кольцо с осью вращения позволяет использовать несамотормозящие приводы с повышенным коэффициентом полезного действия и без специальных тормозных устройств, что упрощает конструкцию вращателя.

Литература

1. НИИМАШ. Механическое сварочное оборудование, С-х-5, М., 1974.–С.23, рис. 16; с.58, рис. 37.