Автоматические ориентирующие загрузочные устройства и механизмы - Медвидь М.В.

Автор: Медвидь М.В.
Теги: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы машиностроение автоматизация приборостроение автоматизация технологических процессов
Год: 1963
Похожие
Устройство, наладка и эксплуатация металлообрабатывающих станков и автоматических линий.
Транспортные и загрузочные устройства автоматических линий
Автоматическая загрузка технологических машин
Справочник по наладке агрегатных станков и автоматических линий
Текст
                    М. В. МЕДВВДЬ
АВТОМАТИЧЕСКИЕ
ОРИЕНТИРУЮЩИЕ
ЗАГРУЗОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА
И МЕХАНИЗМЫ
МА
ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Москва 1963

УДК 621.9-229-52
В книге на базе теоретических и
экспериментальных исследований изложены основы теории
автоматического ориентирования деталей в
бункерных загрузочных устройствах. Приведены примеры
конкретного проектирования новых автоматических
ориентирующих механизмов. Уделено внимание
расчету и проектированию вибрационных загрузочных
устройств. На основе классификационной таблицы
деталей указаны способы решения задач
автоматического ориентирования для каждой
классификационной группы. Приведены примеры расчета и
проектирования загрузочных устройств для сложных
деталей.
Книга предназначена для инженеров,
работающих в области автоматизации технологических
процессов в машиностроении и приборостроении и может
быть полезной студентам, выполняющим курсовое
и дипломное проектирование по автоматизации.
Рецензенты:
Канд. техн. наук П. И. Чинаев, инж. М. Е* Бараб-Тарле
Редакция литературы по энергетическому, металлургическому»
строительному, дорожному и подъемно-транспортному машиностроению
Зав. редакцией Н. М. ЗЮЗИН

ПРЕДИСЛОВИЕ
«В течение двадцатилетия осуществится в массовом масштабе
комплексная автоматизация производства со все большим переходом к
цехам и предприятиям-автоматам, обеспечивающим высокую технико-
экономическую эффективность» (Программа Коммунистической партии
Советского Союза. Изд. «Правда», 1961, стр. 71).
Проблема автоматического питания металлорежущих станков,
прессов, контрольных и сборочных автоматов и многих других
рабочих машин в связи с широким развитием автоматизации становится
все более актуальной.
Все машины, обрабатывающие штучные изделия, выполняют
операции, как правило, на ориентированных деталях. Поэтому
автоматическое питание машин охватывает два различных комплекса
функций, а именно: автоматическое ориентирование деталей с
последующей укладкой их в накопитель и собственно загрузку, или
автоматическую подачу деталей из накопителя в зону обработки.
Для выполнения первого комплекса функций служат группы
целевых органов, называемых обычно автоматическими
ориентирующими устройствами; второй комплекс выполняется механизмами,
называемыми автоматическими загружателями или питателями.
Обе группы целевых органов вместе принято называть
автоматическими загрузочными устройствами.
Бурное развитие автоматизации и в частности автоматизации
технологических процессов механической обработки и сборки машин и
приборов, выдвинуло в области питания рабочих машин штучными
заготовками ряд новых и важных вопросов, основными из которых
являются:
1. Возможно ли применение автоматического питания для деталей
сложных форм и каких именно?
2. По каким критериям определять пригодность деталей к
автоматическому ориентированию?
3. От чего зависит производительность автоматических
ориентирующих устройств и как влияют на производительность размеры этих
устройств и характеристики ориентируемых деталей?
4. Как определить оптимальные размеры автоматических
ориентирующих устройств?
5. Как определить наиболее рациональную конструктивную схему
автоматического ориентирующего устройства?
1*
3

6. От чего зависит количество этапов (позиций) автоматического
ориентирования?
7.'Как рассчитывать основные органы автоматических
ориентирующих устройств?
По сути, автоматические ориентирующие устройства являются
своеобразными рабочими машинами, весьма существенно
отличающимися как от собственно загрузочных механизмов, так и от других
рабочих машин. К рабочим машинам относятся также автоматические
ориентирующие устройства потому, что «машиной называется
механизм или комплекс механизмов, предназначенный для выполнения
требуемой полезной работы, связанной с процессом производства или
с процессом преобразования энергии» (см. И. И. Артоболевский,
Теория механизмов и машин, 1953 г., стр. 15). Полезной работой,
которую выполняют автоматические ориентирующие устройства и
выполнение которой необходимо для осуществления механической
обработки, сборки или других технологических процессов, является
приведение деталей в точно определенное положение, а затем
перемещение и укладка их в ориентированном виде в накопитель.
Но каждое автоматическое ориентирующее устройство, которое,
как правило, состоит из рабочего механизма, передаточного механизма
и двигателя, является не просто рабочей машиной, а развитым
машинным агрегатом.
Так как ориентирование и транспортирование деталей в
автоматических ориентирующих устройствах выполняются без участия
человека, то эти устройства следует отнести к автоматическим машинным
агрегатам или машинам-автоматам. Поэтому на некоторых
предприятиях автоматические ориентирующие устройства называют
автоматами питания.
Однако ввиду того, что автоматы питания являются обычно
дополнением к другим рабочим машинам, с которыми они иногда
органически связываются и приводятся от общего двигателя, их чаще всего
называют автоматическими ориентирующими устройствами или
бункерными ориентирующими устройствами (БОУ). В технической
литературе эти устройства называют также механизмами захвата и
ориентации, а иногда бункерными загрузочными устройствами или просто
бункерами.
Разрабатывая теоретические основы автоматических
ориентирующих устройств, автор рассматривал каждое ориентирующее
устройство не как совокупность определенных механизмов, а как
совокупность целевых органов, необходимых для выполнения определенных
задач. Такой подход позволил, во-первых, лучше разобраться во всем
разнообразии известных в настоящее время конструкций автоматических
ориентирующих устройств, выявить все их явно и неявно выраженные
целевые органы и, во-вторых, наметить пути и перспективы их
дальнейшего развития.
Все критические замечания и пожелания читателей автор примет
с благодарностью..'

Глава 1
ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Количество известных в настоящее время конструкций
автоматических (бункерных) ориентирующих устройств (БОУ) весьма велико.
Все эти конструкции по тем или иным йризнакам могут более или
менее отличаться друг от друга, но общим для всех них является то,
что они, принимая детали насыпанными навалом в бункер, выдают
их из бункера разрозненными и частично или полностью
ориентированными. Так как процесс розрознения и ориентирования
осуществляется в хаотически расположенных деталях, то он, имея все черты
случайного процесса, должен рассматриваться с позиций теории
вероятностей.
При изучении существующих конструкций автоматических
ориентирующих устройств можно группировать их по различным
признакам, в качестве которых служат, например, разновидности основных
целевых органов, рассмотренные более подробно в следующей главе.
Используя как наиболее характерные н общие признаки некоторые
разновидности захватных органов, все существующие типы
бункерных ориентирующих устройств можно разделить на четыре группы,
а именно:
1) БОУ с вращающимися захватными органами (карманчиковые,
щелевые, крючковые и барабанные);
2) БОУ с захватными органами, совершающими
возвратно-поступательное или качательное движение (секторные и шиберные);
3) бункера-воронки;
4) БОУ вибрационные (с электромагнитными и пневматическими
вибраторами).
БУНКЕРНЫЕ ОРИЕНТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА С ВРАЩАЮЩИМИСЯ
ЗАХВАТНЫМИ ОРГАНАМИ
Карманные или карманчиковые БОУ
Карманные (карманчиковые) бункерные ориентирующие
устройства являются наиболее давно известными и широко
распространенными типами бункерных ориентирующих устройств. Характерной
особенностью этих устройств является наличие карманов, т. е.
углублений, вмещающих по одной детали в определенном положении.
Карманы, форма которых должна соответствовать конфигурации
деталей, могут располагаться по окружности диска (дисковые БОУ),
5

кольца (кольцевые БОУ) или барабана (барабанные БОУ).
Принципиально возможны также карманчиковые БОУ с карманами,
расположенными на бесконечной (замкнутой) цепи или ленте.
Карманчиковые БОУ находят применение для автоматической
загрузки сравнительно широкого ассортимента деталей, имеющих вид
валиков, гильз, дисков и пластин.
Процесс автоматического ориентирования деталей в карманчико-
вых БОУ может осуществляться внутри бункера на одном или двух
этапах. Для деталей оболее сложной формы автоматическое
ориентирование может продолжаться на одном или более этапах вторичного
ориентирования вне бункера.
.Примером карманчикового загрузочного устройства,
осуществляющего автоматическое ориентирование в два этапа, является
конструкция БОУ (фиг. 1), предназначенного для автоматической загрузки
деталей, имеющих форму гильз или других тел вращения, центр
тяжести которых смещен относительно геометрического центра их
наружного контура.
Детали, насыпанные навалом в бункер / в таком количестве, чтобы
не меньше половины поверхности наклонного захватного диска 4
оставалось непокрытой, устремляются под действием силы тяжести
вниз, к линии пересечения внутренней цилиндрической поверхности
бункера с верхней плоскостью диска. Те из деталей, которые заняли
хордальное положение, прилегая своей образующей к боковине бункера
(деталь Дх на фиг. 1), при вращении диска 4 западают в карманы,
образуемые между боковиной бункера /, ободом диска 4, дугообразной
планкой 6 и перегородками 2. Планка 6, длина которой равна,
примерно, половине окружности диска, предназначена для уменьшения
глубины хордальных карманов, а этим самым для предупреждения
захвата одним карманом двух деталей одновременно.
Так как гильза может расположиться в хордальном кармане
донышком вперед или назад, следовательно, может занимать два
различных положения, из которых только какое-либо одно является
правильным, необходимо прибегнуть к вторичному ориентированию,
т. е. необходимо неправильно расположенные детали
переориентировать или удалить.
Вторичное ориентирование деталей в описанном устройстве
производится путем поворота их на острии перегородок 3, каждая из
которых разделяет полости, образуемые перегородками 2 на нижней
стороне диска 4, на два радиальных кармана. При вращении диска
в направлении стрелки детали, запавшие в хордальные карманы,
извлекаются из общей массы и перемещаются вверх, где,
соскользнув по скошенному концу планки 6 на поверхность днища 5,
скатываются вниз и упираются в острия перегородок 3. Так как центр
тяжести гильз смещен, детали, как бы они ни были расположены в
хордальных карманах, поворачиваются на остриях и западают в
радиальные карманы донышками вниз (деталь Д2, фиг. 1). Для того
чтобы дать возможность деталям повернуться на остриях, верхняя
часть боковины бункера несколько отодвигается от днища.
6

Фиг. 1. Карманчиковое дисковое двухпозиционное БОУ.
7

Таким образом, все детали, запавшие в радиальные карманы,
оказываются в одном и том же положении. Выдача ориентированных де-
Фиг. 2. Карманчиковое кольцевое БОУ.
талей из бункера производится через приемное окно 7, вырезанное
в днище 5.
Для автоматического ориентирования деталей, обладающих, кроме
оси вращения, еще одной осью симметрии, конструкция карманчико-
вого БОУ значительно упрощается, потому что потребность во вторич-
8

ном ориентировании и во вторичных карманах отпадает. Карманы
образуются в этом случае весьма просто, путем вырезания по
окружности диска впадин, соответствующих по размерам и форме контурам
правильно расположенных деталей. Приемное окно в таких БОУ
вырезается чаще всего в верхней части днища.
Для автоматической загрузки плоских деталей, имеющих форму
дисков или продолговатых пластин, например пластин втулочно-
роликовых цепей,
находит применение кар-
манчиковое БОУ,
показанное на фиг. 2.
Бункер, имеющий в
данном случае форму
полого цилиндра 4,
приваренного к
кольцу 3 и соединенного
со ступицей
посредством спиц 5,
приводится во
вращательное движение от
электродвигателя
через редуктор S. На
нижней стороне
кольца 3, ограниченного
обручем 7, выполнены
тангенциальные
карманы в виде пазов 69
которые, примерно
на половине окружности кольца, закрываются отрезком кольца 2.
При вращении бункера 4 в направлении стрелки детали,
запавшие в карманы, перемещаются вверх до тех пор, пока карман не
окажется против выхода в лоток 11. В этом положении, если лоток
свободен, деталь выпадает в лоток. Если же лоток занят, деталь
увлекается карманом дальше и в верхнем положении выпадает обратно в
бункер. Для устранения возможных заклиниваний бункера в
случаях, когда деталь не успела полностью выпасть из кармана, верхняя
часть стенки лотка выполняется в виде откидной планки 9,
прижимаемой пружиной 10. Так как днище бункера 1 в этой конструкции
неподвижно, бункер снабжается ворошителями 12, способствующими
движению и перемешиванию деталей.
Рабочие машины-автоматы, в которых нашли применение карман-
чиковые ориентирующие устройства, показаны на фиг. 3 и 4.
На фиг. 3 показан автомат для контроля твердости игл распылителя
топливного насоса дизеля. Так как загружаемые детали обладают
только одной осью симметрии, автоматическое ориентирование их
производится внутри бункера в два этапа. Для вторичного
ориентирования используется различие формы обоих концов детали, один из
которых имеет вид конуса, а другой — вид цапфы. Вторичное ориен-
Фиг. 3. Автомат для контроля твердости игл
распылителя.
9

Фиг. 4. Автомат для счета и расфасовки дисковых деталей.

тирование осуществляется путем удаления из карманов деталей,
направленных конусом к центру диска. Для этой цели карманы
располагаются радиально и стенки их от стороны центра диска
скашиваются. С целью облегчения западания деталей в радиальные карманы
простенки между карманами снабжены угловыми выступами. В
верхней части бункера установлен контрольный калибр, имеющий форму
козырька, под которым конический конец детали проходит свободно.
Если же деталь направлена к козырьку цапфой, то козырёк, задевая
цапфу, способствует выпадению детали из кармана в бункер.
На фиг. 4 изображен автомат для счета и расфасовки деталей формы
дисков. Автомат снабжен карманчиковым ориентирующим
устройством с индивидуальным приводом. Захватный диск ориентирующего
устройства имеет вид зубчатого колеса. При соответствующей отработке
захватного диска оказалось возможным при загрузке дисков
диаметром 15—20 мм достичь производительности ориентирующего
устройства, а следовательно, и счетного автомата до 50000—90000 шт.
деталей в час.
Щелевые БОУ
Щелевыми БОУ называются автоматические ориентирующие
устройства, в которых рабочим элементом захватного органа служит
щель. Форма и размеры поперечного сечения щели соответствуют-форме
и размерам поперечного сечения правильно расположенной детали.
Поэтому в щель западают только те детали, которые перед входом в
щель оказались в правильном положении. Западание детали в щель
может происходить сверху или сбоку в зависимости от формы детали
и расположения щели.
Характерной особенностью всех щелевых БОУ является то, что
щель захватного органа в них всегда плавно переходит в лоток.
Благодаря этому выдача ориентированных деталей из бункера
происходит без заклиниваний, предохранительные механизмы становятся
ненужными, конструкция ориентирующих устройств становится бо-'
лее простой и надежной.
Щелевые БОУ могут находить применение для автоматической
загрузки деталей различных форм, но чаще всего они употребляются
для загрузки стержневых деталей с головками (винтов, болтов,
заклепок, гвоздей и т. п.). При соответствующем конструктивном
оформлении они могут оказаться пригодными также для деталей
конических и плоских.
На фиг. 5 и б приведены наиболее характерные типы щелевых
БОУ с вращающимися захватными органами.
Щелевое ориентирующее устройство, показанное на фиг. 5, служит
для автоматической загрузки винтов, болтов и заклепок. Детали,
насыпанные навалом в бункер /, устремляются вниз, где западают
в кольцевую щель между ободом диска 3 и внутренней поверхностью
кольца 7, приваренного к боковине бункера /. Количество
загружаемых в бункер деталей так же, как для карманчиковых и других типов
11

Фиг. 5. Щелевое БОУ для стержневых деталей с головками.
12

БОУ, должно быть таким, чтобы по крайней мере половина
поверхности диска (или днища) оставалась открытой.
Фиг. 6. Щелевое БОУ для плоских деталей.
При вращении диска 3, укрепленного на валу 6 редуктора 5,
соединенного с днищем 4, детали захватываются собачками 8,
отжимаемыми пружинами 9, и выталкиваются в лоток 2. Если лоток заполнен,
собачки отжимаются остановившимися деталями и проскальзывают
по их поверхности до тех пор, пока лоток не освободится.
13

Щелевое БОУ, показанное на фиг. 6, предназначено для
автоматического ориентирования деталей, имеющих форму плоских шайб и
пластин. Детали, насыпанные в бункер 3, устремляются под действием
силы тяжести в щель, образуемую между нижней плоскостью
кольца 1, приваренного к бункеру 3, и верхней плоскостью дисков 8 и 9.
Для облегчения поворота продолговатых деталей и улучшения
условий западания диски 8 и 9 вращаются в противоположных
направлениях, указанных стрелками, а над входом в щель установлен
козырек 2.
Детали, запавшие в щель, увлекаются вверх благодаря трению о
поверхность диска 8 и выталкиваются в лоток 13. Чем больше
коэффициент трения между диском 8 и деталями, тем сильнее напор
деталей, в лотке 13. Для повышения этого напора можно применить
подпружиненные шарики 4 или покрыть рабочую поверхность диска 8
резиной.
Привод диска 3, соединенного с втулкой 10, и диска 9, посаженного
на валу 11, осуществляется от электродвигателя через редуктор 12,
прикрепленный к днищу 7. Элементами, связывающими бункер 3 с
днищем 7, служат болты 5. Обруч 6 обеспечивает требуемые размеры
щели.
Щелевое БОУ, показаное на фиг. 6, отличается весьма высокой
производительностью, однако оно применимо только для таких
деталей, которые, находясь в лотке под напором, не способны к
заклиниванию.
Крючковые БОУ
Во всех случаях, когда загружаемые детали обладают открытыми
внутренними полостями, как, например, втулки, гильзы, колпачки,
кольца и т. п., захват деталей и извлечение их из навала может
осуществляться путем надевания их на штыри или крючки.
Известные конструкции крючковых БОУ отличаются друг от
друга, главным образом, способом расположения крючков и способом
передачи деталей из крючков в лоток. Обычно крючки располагаются
либо на цилиндрической или торцовой поверхностях диска, либо на
внутренней поверхности кольца. Передача деталей из крючков в
лоток может происходить принудительно или свободно. При
принудительной передаче, если лоток окажется заполненным деталями,
возможно повреждение захватного органа. Поэтому в таких случаях
захватный орган обязательно снабжается предохраняющим
устройством в виде фрикционной или зубчатой пружинящей муфты. Для
предотвращения возможного заклинивания крючков с деталями в
в лотке-трубке предохраняющее устройство выполняется так, чтобы
при каждой задержке захватного органа крючки отходили несколько
назад.
Ввиду того, что крючковые БОУ с принудительным отводом
деталей всегда более сложны и менее экономны, нежели БОУ со
свободным отводом' деталей, они всегда должны заменяться крюч-
14

ковыми ориентирующими устройствами со свободным отводом
деталей.
Основным преимуществом крючковых БОУ перед другими типами
автоматических ориентирующих устройств является то, что они
позволяют осуществить в одном этапе полное ориентирование таких
деталей, как колпачки или гильзы.
Современная конструкция крючкового БОУ приведена на фиг. 7.
Показанное устройство применимо для автоматической загрузки вту-
Фиг. 7. Крючовое БОУ для втулок и гильз.
лок или гильз. Детали, насыпанные навалом в бункер 1,
направляются через отверстие, регулируемое заслонками 7, к захватному
органу 3, сидящему на валу 2. При вращении захватного органа
детали надеваются на штыри, расположенные по внутренней
поверхности кольца, и поднимаются вверх. Минуя поддерживающий
мостик 5, детали соскальзывают с крючков и падают в приемную
трубку 6. Если трубка заполнена, детали падают обратно в бункер на
ориентирующие поверхности 4. Так как при таком способе перехода
деталей в лоток заклинивание захватного органа исключено,
потребность в предохраняющем механизме здесь отпадает.
Барабанные БОУ
Барабанными называются обычно автоматические ориентирующие
устройства, в которых захватный орган имеет вид вращающегося
барабана, сбрасывающего захваченные детали на лоток. Захват деталей
осуществляется в барабанных БОУ лопастями или карманами, распо-
15

ложенными на внутренней поверхности барабана, который
одновременно выполняет роль бункера ориентирующего устройства.
Одна из конструкций барабанного БОУ, предназначенного для
загрузки деталей типа винтов, показана на фиг. 8. Барабан 2,
приводимый от редуктора /, вращаясь в направлении стрелки, захватывает
лопастями 3 детали и сбрасывает их на ориентирующие поверхности 4,
переходящие в лоток 7. Детали насыпаются в ковш 5, из которого
они выпадают внутрь барабана. Контроль правильности положения
деталей, движущихся по лотку 7, производит звездочка 6,
сбрасывающая неправильно расположенные детали обратно в ковш 5.
БУНКЕРНЫЕ ОРИЕНТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
С ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ЗАХВАТНЫХ ОРГАНОВ
Секторные и шиберные БОУ
Основной отличительной особенностью секторных и шиберных
автоматических ориентирующих устройств является захватный орган
в виде плоского сектора или шибера, приводимый в качательное или
возвратно-поступательное движение с помощью кривошипного,
кулисного или кулачкового механизмов. Каждый рабочий цикл этих
механизмов состоит из двух этапов. На первом этапе, в первой половине
цикла, захватный орган погружается в массу деталей, на втором, во
второй половине цикла, захватный орган поднимается сквозь толщу
деталей вверх, извлекая своим ребром те детали, которые оказались
на его пути в положении, благоприятном для захвата.
Область применения секторных и шиберных БОУ весьма обширна.
1ь

Эти устройства применяются с успехом для автоматического
ориентирования деталей различных форм как, например, валиков, дисков,
винтов и болтов, прямоугольных и овальных пластин, уголков,
скобок и т. п.
В зависимости от формы загружаемых деталей ребро сектора может
быть выполнено в виде щели или ножа и поэтому секторные БОУ
можно разделять на щелевые и ножевые.
Типовая конструкция секторного БОУ (щелевого или ножевого)
показана на фиг. 9. Детали, насыпанные навалом в бункер 2,
извлекаются вверх сектором /, вдоль которого они затем соскальзывают
в лоток 4. Для предотвращения возможного заклинивания деталей
между сектором и передней стенкой бункера, а также для удаления
неправильно расположенных деталей, которые могут оказаться на
секторе, служит щиток 3, соединенный с сектором.
Привод сектора осуществляется от двигателя или трансмиссии
через шкив 11, пару шестерен 9 и 10, кулису 8 и водило 6. Положение
бункера может регулироваться на стойке 5, соединенной с корпусом
кулисного механизма 7.
Типовая конструкция шиберного БОУ, предназначенного для
автоматической загрузки винтов, показана на фиг. 10.
В отличие от секторного БОУ, здесь детали извлекаются
шибером 4, который приводится в дозвратно-поступательное движение
2 1760
17

с помощью шкива S, кривошипа 5 и шатуна 6. При поднятии шибера
детали соскальзывают по его скошенному ребру на щелевой лоток 3,
на котором они зависают головками. Планка 2 и щит Г препятствуют
выпаданию деталей из лотка.
Фиг. 10. Шиберное БОУ.
Детали, попавшие на лоток 3, скользят по нему вниз и подаются в
рабочую зону станка. Для удаления деталей, которые могут
находиться на лотке в неправильном положении, служит звездочка 10,
вращающаяся в направлении стрелки от шкива 7. Звездочка расположена
на таком расстоянии от лотка 3, что детали, зависшие на головках,
проходят под ней свободно, а детали, занимающие какое-либо
неправильное положение, сбрасываются ее зубьями обратно в бункер 9.
Для предотвращения выпадения ориентированных деталей из лотка
после выхода их из бункера служит планка 11, прикрывающая лоток 3
сверху.
В качестве примера применения ориентирующих устройств этого
типа может служить бесцентрово-шлифовальный станок,
показанный на фиг. 11, оснащенный автоматическим подналадчиком и автома-
18

Фиг. 11. Бесцентрово-шлифовальный станок с шиберным БОУ*
Фиг. 12. Автомат для контроля резьбы винтов с шиберным БОУ,
2* 19

тическим шиберным ориентирующим устройством. В отличие от БОУ,
показанного на фиг. 10, в котором применен гравитационный лоток,
здесь нашел применение лоток фрикционный, выполненный в виде
замкнутой цепи, подающей детали непосредственно в рабочую зону
станка.
Шиберное ориентирующее устройство с гравитационным лотком,
вмонтированное в автомат для контроля резьбы винтов, показано на
фиг. 12.
БУНКЕРА-ВОРОНКИ
Бункерами-воронками называют автоматические ориентирующие
устройства, в которых бункер имеет форму конуса, направленного
вершиной вниз. Так как
отвод ориентированных
деталей производится
вниз через выходящую
из вершины приемную
трубку, ориентирующее
устройство напоминает
воронку для вливания
жидкостей.
Бункера-воронки
применяются обычно для
автоматической загрузки
гладких цилиндрических
деталей.
При соответствующем
исполнении
бункер-воронка может служить
также для загрузки и
плоских деталей.
В сравнении с
другими типами. БОУ
бункера-воронки
отличаются исключительной
простотой и большой
надежностью в работе.
В настоящее время
известно много
конструкций
бункеров-воронок, которые отличаются
~ друг от друга главным
образом формой
захватного органа и характе-
* ром его движения.
Одним из наиболее распространенных типов бункеров-воронок
является устройство с вращающимся захватным органом, показанное
на фиг; 13. Захватный орган имеет вид штифта 10, соединенного через
Фиг.
13. Бункер-воронка с вращающимся
штифтом для цилиндрических деталей.
20

конусный вкладыш 3 с червячным колесом 5, которое вместе с червяком 9
сидит в корпусе редуктора 4. Детали, насыпанные навалом в бункер 1,
соединенный с кольцом 2, устремляются под действием силы тяжести
вниз к выходу в приемную
трубку 6. При вращении
захватного органа детали,
находящиеся у конусного
вкладыша 3,
расталкиваются, и нижние детали
выпадают одна за другой
через приемную трубку в
лоток <§, который соединяется
с трубкой накидной
гайкой 7.
Бесцентрово-шлифоваль-
ный станок, оснащенный
бункером-воронкой,
показан на фиг. 14.
Еще большей простотой
отличается бункер-воронка
с двумя концентричными
трубками (фиг. 15). Захват
деталей, насыпанных
навалом в бункер /,
укрепленный в кольце 3,
осуществляет в этой конструкции
захватная трубка 2,
надетая свободно на приемную
трубку 5 и приводимая в
возвратно-поступател ь н о е ^>иг# ^ Бесцентрово-шлифовальный станок
движение от соответству- с бункером-воронкой.
ющего механизма или
непосредственно от ползуна пресса посредством вилки 4. Бункер 1
вместе с основным конусом 3, а также приемная трубка
укреплены посредством кронштейнов на стойке 6, которая винтом 7
соединяется со штампом. При достаточно большом ходе захватной
трубки 2 количество деталей, выдаваемых из бункера в приемную
трубку, превышает количество рабочих циклов захватного органа.
Благодаря этому бункер-воронка с двумя концентричными трубками может
приводиться непосредственно от верхней плиты штампов-автоматов, что
чрезвычайно упрощает конструкцию последних. Естественно, что
такой привод бункера-воронки возможен только в случаях, когда
заготовками являются валики, втулки или другие простые детали,
загрузка которых может производиться с помощью
бункеров-воронок.
Штамп-автомат, оснащенный бункером-воронкой с двумя
концентричными трубками, предназначенный для калибровки втулок втулоч-
но-роликовых цепей, показан на фиг. 16.
21

Фиг. 15. Бункер-воронка с двумя концентричными
трубками.
Фиг. 16. Штамп-автомат для калибровки втулок с бункером-
воронкой.

Некоторой разновидностью
бункеров-воронок можно
считать также пневматическое
ориентирующее устройство,
показанное на фиг. 17.
Это устройство предназначено
для автоматического питания
бесцентрово-шлифо вальных
станков небольшими
цилиндрическими валиками. В
отличие от обычных бункеров-
воронок пневматическое
ориентирующее устройство выдает
детали из бункера не под
действием силы тяжести, а под
действием силы сжатого
воздуха. Для этого бункер 4,
закрываемый герметично
крышкой 5 и
привинчиваемый-гайкой 6, присоединяется через
штуцер 8 к заводской
магистрали сжатого воздуха.
Краном 7 производится
регулировка давления сжатого
воздуха в бункере. Детали,
насыпанные в бункер,
затягиваются струей сжатого
воздуха в приемную трубку 3.
Ориентирование деталей
осуществляется конической
поверхностью у входа в
приемную трубку.
Для разрушения скоплений деталей перед приемной трубкой
служит ворошитель 9, приводимый от пневматического двигателя
1 во вращательное движение валом 10, посаженным в корпус 2.
Фиг. 17. Пневматическое БОУ типа бункера
воронки.
ВИБРАЦИОННЫЕ БУНКЕРНЫЕ ОРИЕНТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ВБОУ)
Наиболее универсальными и совершенными являются
вибрационные бункерные ориентирующие устройства (ВБОУ), которые
благодаря своим достоинствам начинают все более и более широко
.применяться и вытеснять постепенно другие типы ориентирующих
устройств.
Основными достоинствами вибрационных ориентирующих устройств
являются: отсутствие трущихся частей (долговечность), малое
потребление энергии (экономичность), пригодность для автоматической
загрузки весьма широкого ассортимента деталей, в том числе деталей из
малопрочных и хрупких материалов, а также пригодность к быстрой
23

и простой переналадке на различные типоразмеры деталей
(универсальность), возможность быстрого и удобного регулирования
производительности (легкая управляемость) и, наконец, безотказность в
работе (надежность).
Выдача деталей из бункера ВБОУ происходит под действием сил
инерции, возникающих в результате направленного
колебательного движения, в которое от электромагнитного вибратора
приводится бункер вместе с массой деталей. Для обеспечения требуемого
направления колебаний
используются различные
способы крепления бункера, но
наиболее часто применяемым
сгюсобом является установка
бункера на трех наклонных
пружинах, расположенных
равномерно по окружности
днища бункера. Нижние концы
пружин прикрепляют к
основной плите, на которой
укрепляется также обмотка
вибратора. Якорь вибратора при-
Фиг. 18. Вибрационное БОУ с пневматиче- соединяется к днищу бункера,
ским приводом. Благодаря такой установке
бункера его осевые
перемещения связаны всегда с соответствующими поворотами, в результате
чего все точки бункера совершают колебательные движения по
винтовым линиям.
В настоящее время известны многие конструкции вибрационных
ориентирующих устройств. Они могут отличаться друг от друга
способом расположения и количеством приводных вибраторов, формой
поперечного сечения и способом крепления пружин, способами
устранения паразитных колебаний основной плиты, принципом действия
вибратора и т. п. Так, например, по количеству и способам установки
вибраторов можно различать ВБОУ с одним центральным вибратором
и ВБОУ с количеством вибраторов, равным количеству пружин.
В первом случае вибратор устанавливается так, что возмущающее
усилие действует в осевом направлении бункера, во втором — усилие
каждого из трех вибраторов направляется в горизонтальном
направлении или перпендикулярно к пружинам. По форме поперечного
сечения пружин можно различать ВБОУ с круглыми и плоскими
пружинами. В зависимости от способа устранения паразитных колебаний
можно различать ВБОУ с массивными основными плитами и ВБОУ
с уравновешенными колеблющимися массами. По принципу действия
вибратора наиболее часто применяются электромагнитные вибраторы
как наиболее простые и удобные. В некоторых случаях, как, например,
в производстве боеприпасов или вообще для работы во
взрывоопасных средах, вместо электромагнитных применяются
пневматические вибраторы (фиг. 18).
24

Одна из. конструкций ВБОУ с одним центральным электромагнит-
ным вибратором, массивной основной плитой и круглыми пружинами
показана на фиг. 19. Боковина бункера 1, изготовленная заодно со
спиральным лотком, соединяется с днищем 2, на нижней стороне
которого укрепляются три круглые пружины 4 и якорь
электромагнитного вибратора 13. Крепление пружины к днищу 2 и основной плите 6
производится с помощью клеммовых соединений 7. Для уменьшения
высоты ВБОУ пружины крепятся не с верхней, а с нижней стороны
основной плиты. На верхней поверхности основной плиты укреплен
корпус вибратора, состоящий из обмотки 12 и сердечника 3,
скрепленного винтами с охватывающими пластинами 5. Основная плита
лежит на трех мягких пружинах (амортизаторах) 9, установленных на
основании 8. Направляющий стержень Л устраняет боковые сдвиги
всего устройства, а кожух 10 защищает его от возможных
повреждений. При точной установке пружин направляющий стержень 11
может отсутствовать.
• Детали, насыпанные навалом в бункер, под действием силы
инерции перемещаются по спиральному лотку вверх и выдаются из бункера
через отводной лоток 14.
Конструкция пневматического вибрационного ориентирующего
устройства показана на фиг. 20. В отличие от вибрационного устройства,
описанного выше, пневматическое ВБОУ не имеет пружин, потому что
восстанавливающую силу создает в нем сжатый воздух. Чаша бункера
1, соединенная жестко с вертикальной осью 3, сидящей в плите 7,
приводится во вращательное колебательное движение с помощью
рычага 2, колодки 4, двух натянутых навстречу друг другу стальных
лент 6 и ведущего стержня 5, концы которого связаны с мембранами //
двух приводных пневмокамер К\ и К'г Плита 7 установлена с
помощью резиновых амортизаторов 8 на основании 9. Мембраны 11
удерживаются в корпусе 13 шайбами 12.
Одна из пневмокамер (/Q подключается через канал 10
непосредственно к трубопроводу сжатого воздуха, вторая (К[) соединяется с
пульсатором, давление воздуха в котором периодически меняется.
Пульсатор, схема которого показана на фиг. 21, состоит из двух
камер Кх и К2- В первую камеру воздух поступает из трубопровода
сжатого воздуха через дроссель Дъ во вторую — из первой камеры
через дроссель Д2. Кроме того, выход первой камеры пульсатора
соединен с приводной камерой Kv (На фиг. 21 —/С3). Первая камера
пульсатора снабжена клапаном 4, который изнутри прижимается к
своему гнезду спиральной пружиной 5, а снаружи поддерживается
стержнем 3, соединенным с мембраной / камеры /С2- Спиральная
пружина 2 удерживает мембрану вместе со стержнем в отжатом положении.
При открытом дросселе Дг и закрытом дросселе Д2 в камерах Кг и
К\ устанавливается постоянное давление, равное давлению воздуха
в воздушной магистрали. Так как под таким же давлением находится
и вторая приводная камера (/('), то ведущий стержень 5 (фиг. 20),
а вместе с ним рычаг 2 и чаша бункера 1 находятся в покое. Если же
25

шшшшшш
Фиг. 19. Вибрационное БОУ с электромагнитным вибратором.

А-А
\^^^^^ШШШ^^^Ш^^^
Фиг. 20. Вибрационное БОУ с пневматическим приводом.

дроссель Д2 открыт, то воздух, поступающий в камеру К2, отжимает
мембрану и этим самым открывает клапан 49 в результате чего в
камерах Кг и /Cj, а вместе с ними и в камере /С2» давление воздуха мгновенно
падает. Но с падением давления в камере /С2 мембрана, отжимаемая
пружиной 2, отходит назад и клапан 4 закрывается. Как только
давление в камере К± восстановится, цикл повторяется. Таким образом,
Фиг. 21. Схема пульсатора для пневматического вибрационного БОУ.
колебания давления воздуха в приводной камере К[ приводят в
колебательное движение ведущий стержень 5, а вместе с ним и чашу
бункера /. С помощью дросселя Д2, изменяющего скорость наполнения
камеры /С2, регулируется частота, а с помощью дросселя Дг —
амплитуда колебаний системы.
Весьма ценным свойством описанной конструкции является то,
что скорости наполнения и опорожнения камеры К[ воздухом
различны, а следовательно, различны и ускорения лотка при движении
его вперед и назад. Благодаря этому детали могут двигаться вверх
по лотку при одних только крутильных колебаниях. Делая
колебания чаши направленными, например путем применения второго
пульсатора, приводящего чашу бункера в колебания в осевом направлении,
можно скорость движения деталей по лотку значительно увеличить.
Как электрические, так и пневматические вибрационные
ориентирующие устройства наиболее универсальны среди всех известных
ныне типов ориентирующих устройств. Они пригодны для
автоматического ориентирования деталей самых различных по форме, весу
и размерам.

Глава 2
ЦЕЛЕВЫЕ ОРГАНЫ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
ФУНКЦИИ ЦЕЛЕВЫХ ОРГАНОВ АЗУ
Как уже отмечалось, количество разновидностей бункерных
ориентирующих устройств весьма велико, но далеко не все конструкции
их можно считать удачными. Большое количество конструкций, даже
из числа тех, которые описываются в литературе/ не могут
быть.рекомендованы для промышленности, потому что они либо недостаточно
производительны и надежны в работе, либо отличаются сложностью
и могут быть легко заменены другими более простыми и совершенными
конструкциями.
Большое разнообразие конструкций автоматических
ориентирующих и загрузочных устройств (АЗУ), появившихся на протяжении
последних двух-трех десятков лет и описанных в литературе,
объясняется, во-первых, все возрастающей потребностью в этих
устройствах и, во-вторых, тем, что проектирование и изготовление их
происходило в различных местах и в различное время. Кроме того, весьма
существенным фактором, способствующим возникновению большого
количества разновидностей БОУ, являлась сама структура, и в
особенности сравнительно большое число их целевых органов, потому что
каждый из этих органов может работать по различным принципам и
иметь различные конструктивные решения, причем каждая
разновидность одного целевого органа может различным способом сочетаться
с разновидностями других органов.
Поэтому, желая разобраться во всем разнообразии автоматических
загрузочных устройств вообще и бункерных ориентирующих устройств
в частности, произвести их классификацию и оценку и отобрать
лучшие конструкции для последующей нормализации и стандартизации,
необходимо в первую очередь определить и классифицировать их
целевые органы.
К определению и классификации целевых органов можно
подходить двумя путями. Первый путь ведет через изучение возможно
большого количества существующих разновидностей автоматических
ориентирующих и собственно загрузочных устройств. Изучая и
^сопоставляя друг с другом отдельные механизмы, необходимо найти
их общие черты, общие закономерности в их действиях,
систематизировать результаты наблюдений и таким образом постепенно выявить
общие для всех целевые органы.
29

Второй, более простой путь выявления целевых органов возможен,
если рассматривать все машины не как группы определенных
механизмов, а как совокупности определенных функций. Определив
функции машины, мы можем затем выявить все ее целевые органы,
необходимые для выполнения этих функций. Так, например, исходя из
того, что каждое автоматическое ориентирующее устройство,
принимающее детали навалом, должно приводить эти детали в точно
определенное положение и в разрозненном виде подавать их дальше в
накопитель, основными функциями каждого БОУ можно считать: разроз-
нение, ориентирование и транспортирование деталей. Следовательно,
основными целевыми органами будут соответственно являться:
разрозняющий, или захватный, ориентирующий и транспортирующий.
Для помещения деталей, насыпанных навалом, необходимо
предусмотреть соответствующую емкость (бункер). Действия, выполняемые
некоторыми органами на скученных деталях, как, например, разроз-
нение, а частично и ориентирование деталей являются, естественно,
случайными процессами, не обеспечивающими равномерности в выдаче
деталей, в то время как питание рабочей машины должно быть строго
равномерно. Поэтому между бункером ориентирующего устройства
и собственно загрузочным механизмом должен находиться накопитель
(аккумулятор), поглощающий колебания в поступлении деталей.
Таким же путем выявляем постепенно все целевые органы
автоматических загрузочных устройств даже в тех случаях, когда тот или иной
орган выражен в существующих конструкциях неявно. Так, например,
останавливаясь на функции автоматического ориентирования и
формулируя ее как процесс, в результате которого все детали должны
быть приведены в одно и то же заранее заданное положение, мы
имеем основания полагать, что для осуществления указанного
процесса будут необходимы по крайней мере три органа: определяющий,
или фиксирующий, контрольный и исполнительный. Первый из этих
органов фиксирует положение ориентируемой детали, второй —
проверяет правильность положения, третий — удаляет неправильно
ориентированную деталь или изменяет ее положение. Тот факт, что
функции контрольного и исполнительного органов в существующих
конструкциях АЗУ объединены обычно в одном органе, не должен вводить
нас в заблуждение, потому что он является таким же частным случаем,
как объединение в одном органе некоторых других функций.
Перечень всех целевых органов автоматических загрузочных
устройств, выявленных указанными выше путями, дан в табл. 1, в которой
названы также функции отдельных органов и отмечены возможные
совмещения некоторых функций.
Обе группы целевых органов, образующих АЗУ, могут применяться
для автоматической загрузки рабочих машин как вместе, так и в
отдельности. Так, например, бункерное ориентирующее устройство без
питателя может применяться для автоматической загрузки бесцент-
рово-шлифовальных станков, счетных автоматов и других рабочих
машин, для которых строгая равномерность в подаче деталей в зону
обработки не обязательна. Магазинные загрузочные устройства нахо-
30

Таблица 1
Целевые органы автоматических загрузочных устройств
Группы целевых органов
?
со
51
?
0Q
В
8§
Сц
О
>->
ф
о
3*
о
S.
е-
со
со
ф
§
<L>
К
со
2
1
Бункерное

ориентирующее
устройство
(БОУ) или

автоматическое

ентирующее
устройство
(АОУ)
Магазинное
загрузочное
устройство
(МЗУ)
Целевые органы и их функции
Названия
1. Бункер
2. Ориентирующий
орган первичного
ориентирования
3. Контрольный орган
первичного
ориентирования
4. Исполнительный
орган первичного
ориентирования
5. Захватный орган
6. Ворошитель
7. Регулирующий
орган
8. Предохраняющий
орган
9. Контрольный орган
вторичного
ориентирования
10. Исполнительный
орган вторичного
ориентирования
11. Привод БОУ
12. Лоток
13. Накопитель
(магазин)
14. Отсекатель
15. Питатель
16. Привод МЗУ
Функции
Вмещение деталей,
насыпанных навалом
(емкость)
Первичное
ориентирование и определение
положения деталей
Контроль правильности
положения
ориентируемых деталей
Отсев неправильно
ориентированных
деталей
Извлечение деталей из
навала по одной
штуке или порциями
(разрознение)
Перемешивание
деталей
Отвод избыточных
деталей или
обстановка захватного органа
Предохранение от
поломки захватного
органа
Контроль правильности
положения
извлеченных деталей
Отсев или изменение
положения неправильно
ориентирован ных
деталей
Приведение в движение
захватного органа и
ворошителей
Прием и
транспортирование
ориентированных деталей
Накопление
ориентированных деталей
Поштучная выдача
деталей из накопителя
Подача деталей из
накопителя в рабочую
зону станка через
равные промежутки
времени
Приведение в движение
отсекателя и питателя
Возможные

совмещения
функций
целевых органов1
2
1, 5, 12
4,5
3, 4, 5
2, 3, 4, 6
5
8
7
10
9
16
2, 5, la
12,15
15
14,12
11
Цифры обозначают порядковые номера целевых органов и их функций.
31

дят применение как самостоятельные устройства в тех случаях,
когда автоматическое ориентирование деталей невозможно или
связано с большими трудностями. В этих случаях ориентирование и
укладку деталей в магазин производят вручную. Такой способ загрузки
рабочих машин может оказаться целесообразным также и в тех
случаях, когда автоматическое ориентирование не представляет
затруднений, но машинное время при обработке детали, в сравнении с
временем загрузки ее, весьма велико.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЦЕЛЕВЫХ ОРГАНОВ БОУ
Ориентирующие органы
Процесс автоматического ориентирования деталей в бункерных
ориентирующих устройствах целесообразно разделять на две
существенно различные стадии. Первой стадией автоматического
ориентирования или первичным ориентированием называем приведение
детали от произвольного положения в навале в первое устойчивое
положение на определяющих поверхностях. Под второй стадией
ориентирования или вторичным ориентированием подразумеваем
постепенный перевод детали от одного устойчивого положения на
определяющих поверхностях к другому до тех пор, пока все детали не будут
приведены в какое-то одно заранее заданное положение. Количество
этапов вторичного ориентирования может быть большим или меньшим,
в зависимости от конфигурации детали, точнее говоря, в зависимости
от количества различных устойчивых положений, которые деталь
может занимать на определяющих поверхностях.
Места осуществления отдельных этапов автоматического
ориентирования называем ориентирующими позициями.
Как уже отмечалось, для осуществления автоматического
ориентирования (как первичного, так и вторичного) необходимо наличие трех
органов: определяющего, контрольного и исполнительного.
Определяющий, или фиксирующий, орган, предназначен для
фиксации положения детали на ориентирующих позициях. Обычно этот
орган имеет вид двух плоскостей или двух иных поверхностей,
пересекающихся под углом, близким к 90°. В первичном ориентировании
определяющие поверхности являются, как правило, одновременно
и ориентирующими поверхностями, способствующими переходу
деталей от хаотического состояния в какое-либо первое устойчивое
положение. Во вторичном ориентировании роль определяющих
поверхностей выполняют обычно поверхности лотков, с помощью которых
осуществляется транспортирование ориентированных деталей от одной
ориентирующей позиции к другой и от бункерного ориентирующего
устройства к накопителю.
Роль ориентирующих поверхностей в бункерных ориентирующих
устройствах выполняют чаще всего внутренние поверхности бункеров,
особенно в тех случаях, когда первичное ориентирование происходит
в гуще деталей. Если же первичное ориентирование происходит на
32

разрозненных деталях, как это имеет место, например, в барабанных
или вибрационных ориентирующих устройствах, то ориентирующими
поверхностями служат соответствующие йоверхности лотков или спе-
Фиг. 22. Формы ориентирующих поверхностей (ОП) и виды захватных органов C0) t
циально созданные ориентирующие поверхности, переходящие
постепенно в лоток.
Наиболее часто встречающиеся формы ориентирующих
поверхностей (ОП) показаны на фиг. 22. В качестве ориентирующих
поверхностей могут служить сочетания поверхностей различных органов
как, например, две внутренние поверхности бункера (фиг. 22,а, в, г),
одна внутренняя поверхность бункера и една поверхность захватного
3 «1760
33

органа (фиг. 22,6), одна внутренняя поверхность бункера и одна или
две поверхности лотка (фиг. 22,д) и, наконец,специальные поверхности,
чаще всего плоскости, переходящие постепенно в лоток (фиг. 22,е)
или в карман (фиг. 22,ж).
По форме ориентирующих поверхностей можно различать
сочетания, состоящие из двух плоскостей, одной плоскости в комбинации с
одной цилиндрической или одной конической поверхностями, двух
конических поверхностей, одной конической поверхности, направлен-
а) 0 ф
Фиг. 23.^ Схемы контрольно-исполнительных органов автоматического
ориентирования типа калибров-сбрасывателей.
ной вершиной вниз, цилиндрической и винтовой поверхностей и,
наконец, из поверхностей произвольной формы.
Контрольные органы бункерных ориентирующих устройств служат
для контроля правильности положения ориентируемых деталей и
передачи соответствующей информации на исполнительные органы,
которые в зависимости от этой информации должны либо удалять
неправильно ориентированные детали, либо изменять их положение.
В первичном ориентировании роль контрольных, а чаще всего и
исполнительных, органов выполняют обычно захватные органы, если
только первичное ориентирование происходит в толще деталей. Если
34

,L 4
Фиг. 24. Контрольно-исполнительный орган
автоматического ориентирования типа
щупа-сбрасывателя.
же первичное ориентирование осуществляется на разрозненных
деталях, т. е. после их захвата, то контрольным органом служит,
во-первых, сам лоток, а, во-вторых, специальный контрольно-исполнительный
механизм, имеющий вид соответствующего сбрасывателя, например,
вращающейся звездочки 10 фиг. 10.
Во вторичном ориентировании роль контрольных и
исполнительных органов автоматического ориентирования выполняют специальные
ориентирующие
механизмы различной
сложности.
Наиболее простыми и
широко
распространенными являются
контрольные органы
механического действия,
которые представляют
собой, как правило,
различного рода калибры
для контроля формы
или для контроля
линейных размеров
деталей. Контрольные
органы других принципов
действия представляют собой обычно датчики, подобные тем, какие
применяются в измерительной технике для контроля линейных
размеров.
Исполнительные органы автоматических ориентирующих устройств
служат для удаления неправильно ориентированных деталей или
изменения их положения. Процесс автоматического ориентирования, в
результате которого неправильно расположенные детали удаляются из
лотка, называем пассивным ориентированием. Соответственно,
активным ориентированием называем процесс, в результате которого
неправильно ориентированные детали не удаляются, а переводятся в
другое положение. Несколько примеров типовых ориентирующих
механизмов для пассивного ориентирования показано на фиг. 23—26.
На фиг. 23,а и б приведены примеры применения
калибров-сбрасывателей для прямоугольных пластин и ступенчатых дисков. Как
видно из фиг. 23,в, эти же калибры-сбрасыватели, имеющие вид
козырьков, могут находить применение также для сброса избыточных
деталей на лотках вибрационных загрузочных устройств.
Примером щупа-сбрасывателя может служить щуп в виде скобы,
применяемый для пассивного ориентирования конических деталей4
или некоторых цилиндрических деталей с заостренным концом (фиг. 24).
Щуп-скоба имеет здесь две оси: вертикальную /' и горизонтальную
//. При движении детали по лотку острым концом вперед щуп,
приподнимаемый этим концом, поворачивается вокруг оси // и пропускает
деталь дальше. Если же деталь движется тупым концом вперед, то,
упираясь в передний конец щупа, она заставит его повернуться во-
з*
35

круг оси /, в результате чего задний конец щупа сбросит деталь в бун-
кер.
Типовые примеры калибров формы приведены на фиг. 25,
показывающей ориентирующее действие соответствующих вырезов или дета-
Фиг. 25. Схемы контрольно-исполнительных органов автоматического
ориентирования типа калибров-формы.
лей в виде низких колпачков (фиг. 25,в) и плоских треугольников
(фиг. 25,г). К этой же группе могут быть отнесены и боковые вырезы в
лотках, способствующие отсеву неправильно расположенных деталей
Фиг. 26. Схемы контрольно-исполнительных органов автоматического
ориентирования типа порогов.
такой формы, как, например, ступенчатые диски (фиг. 25,а) или
цилиндрические кольца с конусными отверстиями (фиг. 25,6).
Ориентирующие пороги, показанные на фиг. 26, могут применяться
не только для пассивного ориентирования таких деталей, как диски
с односторонними фасками (фиг. 26,а), равносторонние цилиндрические
36

ролики (фиг. 26,6) и другие тому подобнью детали, но также для
отсева избыточных деталей на лотках вибрационных ориентирующих
устройств (фиг. 26,в).
А-А
г-|л гт[л г±н t^^-f^S
Уг/гшмк
^Я-НЬЦ <
в)
б)
г) К
V *
Фиг. 27. Схемы активного ориентирования деталей.
Примером применения порога в качестве активного
ориентирующего органа может служить карманчиковое ориентирующее
устройство, показанное на фиг. 1. Ориентирующим порогом служит в данном
случае перегородка 3, на кромке которой происходит поворот ориенти-
37

руемых деталей. Несколько других примеров механизмов для
активного вторичного ориентирования приведено на фиг. 27. В основном
эти механизмы являются своего рода калибрами формы, в которых,
кроме особенностей формы, используются также особенности
расположения центра тяжести ориентирующих деталей. Наиболее часто
применяются для активного ориентирования механизмы в виде
различного рода поперечных и продольных щелей.
Поперечные щели (вырезы) находят применение для деталей
удлиненной формы, центр тяжести которых смещен в одну сторону (фиг.
27,а). Так как расстояния крайних точек детали от центра тяжести
р
У
Фиг. 28. Схема ориентирующего механизма с
фотоэлектрическим контрольным и электромагнитным
исполнительным органами.
различны, то, сделав ширину выреза такой, чтобы она удовлетворяла
условию /2 > S > /ь мы обеспечим выпадение деталей в щель всегда
тяжелой стороной вперед. При этом деталь, перемещающаяся тяжелой
стороной вперед, повернется вокруг передней, а деталь, движущаяся
легкой стороной вперед,— вокруг задней кромки выреза.
Продольные щели в лотках (рельсовые лотки) служат для
активного ориентирования конусовидных деталей и стержневых деталей с
головками (фиг. 27,6). Детали, движущиеся по лотку в произвольных
положениях, подойдя к щели, проваливаются в нее и зависают на
головках, принимая, таким образом, одинаковое положение. Как
некоторую разновидность ориентирующей щели можно рассматривать
пару цилиндрических наклонных валиков, применяемых в
шарикоподшипниковой промышленности для активного ориентирования
конических роликов (фиг. 27,в).
Для активного ориентирования сравнительно широкого
ассортимента деталей с одной осью симметрии применяется механизм,
показанный на фиг. 27,г. Механизм состоит из цилиндрического корпуса /,
внутри которого вращается диск 2, снабженный радиальными
карманами и приводимый в прерывистое вращательное движение с помощью
шестерни 3. Детали, поступающие из бункера БОУ по входному лотку,
западают в карманы и подводятся к контрольному органу 4, роль
которого выполняет выступ (порог), входящий в имеющиеся на детали
асимметрично расположенные углубления. Если деталь расположена
в кармане так, что контрольный выступ попадает в соответствующее
88

углубление, то она, удерживаемая этим выступом, не сможет выпасть
из кармана в верхнем его положении. В этом случае выпадение детали
станет возможным только в нижнем положении кармана, т. е. после
поворота ее на 1809. Если же деталь расположена так, что контрольный
выступ 4 в углубление не попадает, то, приподнимаясь и скользя на
этом выступе, она уже в верхнем положении выпадет из кармана и,
пройдя центральный паз 5 и диаметрально расположенный карман,
попадает в выходной лоток 6.
Примером ориентирующих органов немеханического действия
может служить устройство, показанное схематически на фиг. 28. Это
устройство может применяться для пассивного и активного
ориентирования деталей различных форм. В качестве контрольного органа,
который в данном случае реагирует на размеры, но с таким же
успехом мог бы реагировать также на форму, цвет и шероховатость
поверхностей детали, служит здесь луч света, выходящий из источника света
Ь и попадающий на фотоэлемент ФЭ. Исполнительным органом
является при этом электромагнит С, который в зависимости от потребности
может либо удалять детали из конвейера (лотка), либо осуществлять
их поворот.
Захватные органы
Захватными органами в бункерных ориентирующих устройствах
принято называть органы, осуществляющие разрознение деталей,
насыпанных навалом в бункер, и отделение их от навала по одной
штуке или порциями.
Изучая известные конструкции бункерных ориентирующих
устройств и анализируя принципиально возможные варианты дальнейших
конструктивных решений захватных органов, можно прийти к выводу,
что в качестве классификационных признаков следует для них принять:
1) характер силы, под действием которой происходит отделение
деталей от общей их массы;
2) характер движения захватного органа;
3) характер поверхностей деталей, по которым осуществляется их
захват;
4) количество элементов (мест) захватного органа.
По каждому из перечисленных признаков можно различать ряд
разновидностей захватных органов, а следовательно, и разновидностей
бункерных ориентирующих устройств. Главнейшие из этих
разновидностей показаны в табл. 2.
Как уже указывалось выше, захватные органы могут совмещать
и часто совмещают функции других целевых органов. Почти всегда
захватные органы выполняют роль ворошителей, а в случае, когда
первичное ориентирование предшествует захвату и происходит в навале,
захватные органы выполняют также функции
контрольно-исполнительных, а иногда и ориентирующих органов первичного
ориентирования.
39

Таблица 2
Классификация бункерных ориентирующих устройств
Целевые органы
БОУ

Ориентирующие
Захватные
Классификационные признаки
Количество позиций (этапов)
ориентирования
Принцип действия
ориентирующих органов 1
Способ унификации
положений деталей
Параметры, по которым
производится контроль
положения деталей
^Место вторичного
ориентирования
Характер захватывающей
силы (принцип действия
захватывающего органа)
Характер движения
захватного органа
1 Способ захвата деталей
Способ выдачи деталей из
захватного органа
Количество мест (элементов)
1 захватного органа
Разновидности бункерных ориентирующих
устройств (БОУ)
Однопозиционные
Двух- и более позиционные
Механические
Пневматические
Электрические
Фотоэлектрические
Пассивно ориентирующие
Активно ориентирующие
Контролирующие положение деталей
по их конфигурации
Контролирующие положение деталей
по их размерам
Контролирующие положение деталей
по расположению центра тяжести
Контролирующие положение деталей
по цвету или шероховатости
поверхностей
С вторичным ориентированием
внутри бункера
С вторичным ориентированием вне
1 бункера
1 Гравитационные с механическим
захватом
Гравитационные с внешней силой
Инерционные
С вакуумным захватом
С магнитным захватом
С вращающимся захватным органом
С захватным органом-транспортером
С качающимся захватным органом
С возвратно-поступательным
движением захватного органа
С вибрирующим захватным органом
С захватом деталей по наружным
поверхностям
С захватом деталей по внутренним
поверхностям
С поштучной выдачей деталей
С порционной выдачей деталей
С непрерывной выдачей деталей
С одноместным захватным органом
[ С многоместным захватным органом
40

Продолжение таблицы 2
Целевые органы
БОУ

Транспортирующие
Регулирую-
ще-предох-
раняющие
Бункера
Привод
Классификационные признаки
Принцип действия
транспортирующего органа
(характер движущей силы)
Характер движения
деталей в лотке
1 Способ регулирования
выдачи деталей из
захватного органа
Способ предохранения
захватного органа от
поломки
Структура бункера
Способ выдачи деталей из
предбункера
Форма бункера
Источник движения
рабочих органов БОУ
Характер привода
Способ передачи движения
Разновидности бункерных ориентирующих
устройств (БОУ)
С механическим транспортером
С гравитационным транспортером
С инерционным транспортером
С фрикционным транспортером
С лотком-склизом
С лотком-скатом
С лотком-рольгангом
1 С остановом захватного органа при?
избытке деталей
С принудительным отводом избытсч-
1 ных деталей
Со свободным отводом избыточных
деталей
С податливым звеном в цепи привода
захватного органа
С податливыми элементами
захватного органа
С одинарным бункером
Со сдвоенным бункером (с предбун-
кером)
С самотечным предбункером
С приводным предбункером
С цилиндрическим бункером
С коническим бункером
С призматическим бункером
С бункером комбинированной системы
С механическим приводом
С электроприводом -
С пневмоприводом
С гидроприводом
С групповым приводом
С индивидуальным
недифференцированным приводом
С индивидуальным
дифференцированным приводом
С ременной передачей
С зубчатой передачей
С червячной передачей
С фрикционной передачей
С комбинированной передачей
41

Транспортирующие органы
Транспортирование является третьей основной функцией каждого
автоматического ориентирующего устройства. Так как
транспортированием называем перемещение полезных грузов (в данном случае
загружаемых деталей) в пространстве, то все основные функции
каждого бункерного загрузочного устройства, а именно, захват,
ориентирование и собственно загрузка, или питание, могут быть отнесены
к транспортирующим потому, что ни одна из названных функций не
может осуществляться без перемещения деталей в пространстве.
Однако ввиду того, что захватные, ориентирующие" и питающие органы
предназначены не столько для транспортирования, сколько для
выполнения своих специфических функций, в бункерных ориентирующих
устройствах транспортирующими будем считать только те органы,
которые служат специально для транспортирования деталей, т. е. для
перемещения их от одной ориентирующей позиции к другой и от
бункера к накопителю. Такими органами в бункерных ориентирующих
устройствах являются лотки.
Транспортирующие органы бункерных ориентирующих устройств
могли бы транспортировать детали в любом виде — в
ориентированном или неориентированном. Но так как их функции начинаются
только после первой ориентирующей позиции когда детали уже
частично или полностью ориентированы, лотки главным образом
служат для транспортирования деталей ориентированных.
В некоторых конструкциях БОУ, как например, карманчнковых
или крючковых, в которых лоток не является естественным
продолжением захватного органа, необходимо перед транспортированием
обеспечить прием деталей лотком. Этот прием обеспечивается обычно
соответствующей конструкцией лотка, который поэтому состоит обычно
из двух частей: приемной и транспортирующей.
Приемная часть лотка должна быть выполнена так, чтобы детали,
выходящие из бункера, могли двигаться дальше без потери
ориентации и скорости.
В зависимости от формы деталей и принципа действия захватного и
транспортирующего органов приемная часть лотка может больше
или меньше отличаться от транспортирующей. Это отличие исчезает,
только в тех случаях, когда лоток является естественным
продолжением захватного органа, как, например, в щелевых секторных и
инерционных БОУ. В общем форма приемной части лотка обусловливается
формой траектории свободного движения деталей, выходящих из
захватного органа. Форма приемной части лотка считается правильной,
если ее продольный профиль соответствует траектории движения
деталей.
Классификацию лотков производят по многим признакам, из
которых основными можно считать: характер силы, под действием
которой происходит движение деталей в лотке (принцип действия);
характер движения деталей в лотке; форму поперечного и продольного
сечения лотка; конструктивные особенности лотка.
42

По принципу действия существующие конструкции лотков можно
разделить на четыре основные группы (фиг. 29):
1) гравитационные, в которых движение деталей происходит под
действием силы тяжести (фиг. 29,а);
2) инерционные, в которых движение деталей, происходит под
действием сил инерции (фиг. 29,6); ,
Фиг. 29. Основные группы лотков.
3) фрикционные, в которых движение деталей происходит под
действием силы трения (фиг. 29,в);
4) механические, в которых движение деталей осуществляется
принудительно под действием механизма (фиг. 29, г и д).
В настоящее время наиболее распространенными являются лотки
гравитационные, отличающиеся наибольшей простотой, потому что
движение деталей в них происходит без помощи отдельных источников
энергии. Но в то же время гравитационные лотки имеют и значительные
недостатки, заключающиеся в том, что в них, во-первых, движение
деталей возможно только сверху вниз при наклоне лотка,
превышающем угол трения, и, во-вторых, возможности регулирования скорости
движения деталей ограничены.
Указанные недостатки совершенно отсутствуют в лотках инерцион-
43

Фиг. 30. Основные виды гравитационных лотков.
44

ных и фрикционных и поэтому инерционные и фрикционные лотки
начинают находить все более широкое применение.
По характеру движения деталей гравитационные лотки можно
подразделить на лотки-склизы, в которых детали перемещаются
скольжением (фиг. 30,а — ж); лотки-скаты, в которых детали катятся (фиг.
30, з и и)у и лотки-рольганги, в которых детали перемещаются по
вращающимся роликам (фиг. 30,/с и л).
В зависимости от формы поперечного сечения,лотки можно
разделять на лотки с прямоугольным поперечным сечением (фиг. 30,а,
з и м), лотки цилиндрические (фиг. 30,в и г), лотки угловые
(фиг. 30,6), лотки однорельсовые (фиг. 30,е и ж) и лотки двух-
рельсовые (фиг. 30,5).
В зависимости от формы продольного профиля лотки можно
подразделять на лотки прямолинейные и лотки криволинейные. В свою
очередь, лотки криволинейные можно подразделять на лотки изогнутые
(фиг. 30,w), лотки винтовые (фиг. 30,о) и лотки синусоидальные или
лотки-змейки (фиг. 30,п).
Дальнейшая классификация лотков возможна по некоторым
конструктивным признакам, свойственным отдельным группам лотков.
Так, например, гравитационные цилиндрические лотки-склизы могут
быть жесткими и гибкими (фиг. 30,г); лотки- транспортеры могут быть
ленточными и цепными и т. д.
Как уже отмечалось выше, лотки могут служить не только для
транспортирования, но одновременно могут выполнять также функции
других органов. Так, например, в вибрационных ориентирующих
устройствах лотки служат дополнительно захватными органами и
ориентирующими органами первичной ориентации. Кроме того,
почти во всех типах бункерных ориентирующих устройств лотки
являются одновременно накопителями ориентированных деталей.
Ворошители
В процессе работы бункерных ориентирующих устройств
случается, что детали образуют в бункере скопления в виде сводов или
заторов, в результате чего условия захвата ухудшаются и выдача деталей
из бункера уменьшается или даже полностью прекращается.
Одновременно ухудшаются и условия автоматического ориентирования. Для
разрушения образующихся сводов деталей служат ворошители.
Чаще всего функции ворошителей выполняют сами захватные
органы, особенно, если их форма способствует перемешиванию деталей.
Если же захватные органы имеют гладкие поверхности и не
обеспечивают достаточно интенсивного перемешивания деталей, то
дополнительно применяются специальные ворошители. Чаще всего
специальные ворошители имеют вид выступов, прикрепляемых к гладким
движущимся поверхностям захватных органов. Расположение, размеры
и количество этих выступов должны быть такими, чтобы, во-первых,
они не приводили к заклиниванию деталей и, во-вторых, обеспечивали
достаточное, но не очень интенсивное ворошение деталей.
45

Кроме специальных ворошителей, связанных с захватными
органами, применяются иногда ворошители с отдельным приводом. Такие
ворошители, имеющие своей целью ускорение западания деталей
в захватные органы, могут быть жесткими или пружинящими. И те,
и другие приводятся в движение со скоростью, превышающей скорость
захватных органов или в направлении, поротивоположном
направлению захватных органов (см., например, диск 9 с шариками 4 на фиг. 6).
Пружинящие ворошители выполняются обычно в виде стальных
щеток или пучков движущихся спиральных пружин.
Ворошители, если применение их в данных условиях показано»
способствуют всегда повышению производительности бункерных
ориентирующих устройств, увеличивая их коэффициент заполнения.
Действие ворошителей на коэффициент заполнения может быть двояким.
Если ворошители имеют вид выступов на захватных органах, то они
вовлекают в движение большое количество деталей, благодаря чему
относительная скорость захватного органа по отношению к деталям
уменьшается и западание деталей становится возможным даже при
больших абсолютных значениях скоростей захватного органа.
Ворошители с отдельным приводом и в особенности ворошители
пружинные увеличивают коэффициент отдачи БОУ благодаря
увеличению скорости западания деталей в захватные органы.
Особое место занимают ворошители в бункерах-воронках, в
которых розрозненные детали не извлекаются из навала вверх, а
выпадают из него вниз под действием силы тяжести. Поэтому некоторые
авторы считают, что в бункерах-воронках захватные органы вовсе
отсутствуют и вместо захватных органов применяются ворошители.
Такая точка зрения, хотя для нее имеются свои основания, требует,
однако, некоторой корректировки, потому что везде, где детали
находятся в навале, должен быть орган, отделяющий их от навала, т. е.
захватный.
Следовательно, ворошители в бункерах-воронках, способствующие
отделению деталей от навала, должны называться не ворошителями,
а так, как называются отделяющие (или разрозняющие) органы во
всех БОУ, т. е. захватными органами.
Регулирующие и предохраняющие органы
В процессе работы бункерных ориентирующих устройств бывают
случаи заклинивания деталей, вследствие чего захватный орган
встречает такое резкое сопротивление, что, если его во-время не остановить,
то это может привести к поломке захватного органа или
передаточного механизма. Причиной таких резких остановок могут явиться
либо избыток деталей в лотке, как, например, в конструкциях БОУ
с принудительным отводом деталей, либо заклинивание деталей в
самом захватном органе.
Во избежание поломок захватного органа или передаточного
механизма необходимо, во-первых, регулировать выдачу деталей из
бункера и, во-вторых, останавливать захватный орган в случаях заклини-
46

вания деталей. Органы, регулирующие выдачу деталей из бункера,,
называют регулирующими, а органы, предохраняющие загрузочное
устройство от поломок, — предохраняющими органами или
предохраняющими механизмами бункерных ориентирующих устройств.
Как правило, предохраняющие механизмы являются одновременно
и регулирующими, потому что, останавливая захватный орган, они
этим самым прекращают поступление деталей в лоток. Аналогично^
регулирующие органы являются в большинстве случаев и
предохраняющими, потому что, регулируя выдачу деталей в лоток, они этим
самым устраняют основную причину заклиниваний, а следовательно*
предохраняют захватный орган от поломок. Поэтому регулирующий и
предохраняющий органы рассматриваются часто как один регулирую-
ще-предохраняющий механизм бункерных ориентирующих устройств.
Специальный предохраняющий механизм в дополнение к
регулирующему может оказаться необходимым в случаях, когда задержки
захватного органа возможны не только от переполнения лотка,,
но также и по другим причинам, например, вследствие попадания в
бункер посторонних тел или некондиционных деталей. В таких случая!
предохраняющий механизм выполняется, как правило, в виде
податливого звена в передаточном механизме. Таким звеном может служить,
например, звено ременной передачи или фрикционная муфта.
Наиболее простым и надежным способом регулирования
количества деталей в лотке следует считать свободный отвод избыточных
деталей в бункер, схема которого показана на фиг. 12. Свободный отвод
избыточных деталей обеспечивается введением между захватным
органом и лотком или в самом лотке свободного промежутка длиной^
примерно, в две детали. Деталь, пройдя свободный промежуток,
попадает в лоток. Если же лоток заполнен, деталь свободно выпадает
в бункер или в отдельную тару.
Как регулирующие, так и предохраняющие органы могут
отсутствовать в тех конструкциях бункерных ориентирующих устройств,
в которых заклинивание деталей исключено даже при заполнении
лотка или попадании в бункер некондиционных деталей. К таким
конструкциям относятся БОУ барабанные, шиберные, вибрационные
и бункера-воронки. Поэтому указанным конструкциям следует
отдавать предпочтение перед другими конструкциями БОУ.
Бункера (емкости)
Бункера — это сосуды, вмещающие насыпанные навалом детали,
предназначенные для автоматического питания рабочих машин.
Форма бункеров могла бы быть принципиально любой, однако, так
как бункера сочетаются, как правило, с захватными органами и
весьма часто совмещают функции органов первичной ориентации, форма их
обусловливается принципом действия и конструкцией этих органов.
При вращающихся захватных органах бункера имеют обычно форму
тел вращения, а при захватных органах, приводимых в возвратно-
поступательное, движение,— форму призматических тел. В некоторых
4?

случаях может возникнуть потребность в придании бункеру формы,
являющейся комбинацией формы тел вращения с формами
призматических или фасонных тел.
Кроме формы, весьма характерным показателем для каждого
бункера является его вместительность (емкость). Чем больше
вместительность бункера, тем меньше времени для обслуживания требует
он для себя, так как промежутки времени между загрузками его
становятся больше. Но увеличение емкости бункера связано с
увеличением размеров как самого бункера, так и захватного органа, а этим
самым и с повышением его стоимости.
i5^^
Фиг. 31. Основные типы предбункеров.
Поэтому для увеличения вместительности бункеров без
одновременного увеличения размеров других целевых органов бункерных
устройств начинают в последнее время все шире и шире применять так
называемые двойные бункера, состоящие из основного бункера и
дополнительного бункера, или предбункера. Основные типы таких
предбункеров показаны на фиг. 31.
В качестве дополнительных бункеров, или предбункеров, могут
служить как специально удлиненные и отгороженные участки
основных бункеров (фиг. 31,а), так и специальные предбункера,
выполненные в виде отдельных сосудов (фиг. 31,6—д).
В зависимости от способа выдачи деталей из дополнительного
бункера в основной, предбункера можно разделять на самотечные и
приводные.
-Из самотечных предбункеров детали подаются в основной бункер
самотеком по мере разгрузки последнего (фиг. 31,6, в). Приводные
предбункера выполняются обычно в виде самостоятельных механизмов
с отдельным приводом, обеспечивающим более надежную и
равномерную выдачу деталей в основной бункер. Приводные предбункера
представляют собою чаще всего вместительные ящики с наклонным
вибрирующим дном и регулируемой заслонкой (фиг. 31,г) или специальные
транспортеры (фиг. 31,5). Во всех случаях приводные предбункера
регулируются так, что среднее количество деталей, выдаваемых ими
в единицу времени, равно производительности рабочей машины или
несколько больше ее.
48

Привод
Привод служит для приведения в движение основных рабочих
органов бункерных ориентирующих устройств. Привод состоит из
источника движения и передаточного механизма.
Источником движения в бункерных загрузочных и, в частности,
в бункерных ориентирующих устройствах могут служить как
отдельные электродвигатели, так и движущиеся части рабочей машины,
например, распределительный вал станка-автомата, маховик или
ползун пресса, верхняя плита штампа-автомата, шпиндель
металлорежущего станка и т. п.
Передаточный механизм между источником движения и рабочими
органами БОУ имеет своей целью, во-первых, преобразование
движения, если оно требуется и, во-вторых, обеспечение требуемого
передаточного отношения.
Передаточным механизмом может служить любая из известных
в машиностроении передач.
Классификация привода по основным классификационным
признакам дана в табл. 2.
Выбор типа передачи производится конструктором с учетом
особенностей источника движения и рабочих органов ориентирующего
устройства. Требования, предъявляемые к приводу автоматических
загрузочных устройств, в' основном такие же, как и требования,
предъявляемые к приводам других рабочих машин-автоматов.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЦЕЛЕВЫХ ОРГАНОВ МАГАЗИННЫХ ЗАГРУЗОЧНЫХ
УСТРОЙСТВ
Накопители и магазины
В большинстве случаев роль накопителей в бункерных
ориентирующих устройствах выполняют лотки, обладающие способностью
вмещать и транспортировать детали в ориентированном виде.
Необходимость в специальных накопителях может возникнуть только в тех
случаях, когда емкость накопителя должна быть достаточно большой,
а детали выдаются из бункера в положении, при котором они занимают
много места (например, плоские детали). Укладывая такие детали
в штабель, можно вместить в сравнительно небольшом накопителе
большое количество ориентированных деталей.
Магазинами принято называть загрузочные емкости в магазинных
загрузочных устройствах, в которых бункерные ориентирующие
устройства отсутствуют и загружаемые детали укладываются в магазины
в ориентированном виде вручную.
Как накопители, так и магазины загрузочных устройств можно
классифицировать, в основном, по тем же признакам, что и лотки,
но с некоторыми небольшими дополнениями. Так, например, накопители
следовало бы дополнительно подразделять на накопители
сквозные и накопители секционные. Под сквозными подразумеваем все
4 1760
49

известные в настоящее время типы накопителей (лотков), в которых
детали проходят свободно на всем протяжении накопителя и
удерживаются от перемещения только лежащими впереди деталями.
Каждая деталь в таком накопителе подвергается давлению столбика
лежащих выше деталей.
Фиг. 32. Принципиальная схема секционного накопителя:
3\, 32* За — заслонки; Plt Р2% Р3 — реле; Уг, У2, У а — усилители; Dlf D2, Dz — датчики.
Эти накопители (лотки) пригодны для накапливания и
транспортирования сравнительно широкого ассортимента деталей, однако
существуют детали, для которых эти накопители непригодны. Такими
являются, например, пишущие перья и некоторые другие
тонкостенные детали, которые в разрозненном виде могут проходить сквозь
лоток свободно, не теряя ориентации, но в столбике набегают друг на
друга и заклиниваются. Для автоматической загрузки таких деталей
необходимо, чтобы в накопителе они не касались друг друга, но в то
же время непрерывно подавались питателем в рабочую зону станка.
Этим требованиям удовлетворяют секционные накопители (фиг. 32).
Принцип действия их заключается в том, что накопитель разделен
перегородками на отсеки (секции), вмещающие только по одной детали.
Перегородки, связанные с якорями соответствующих реле,
управляются загружаемыми деталями таким образом, что верхняя перего-
50

родка при наличии детали в отсеке закрьгоается, а при ее отсутствии
открывается.
Классифицируя магазины, следует подразделять их по принципу
действия не на четыре группы, как лотки, а на шесть групп,
различая дополнительно:
1) магазины, в которых движение деталей происходит под действием
пружины, и
2) магазины, в которых движение деталей происходит под
действием груза.
По остальным классификационным признакам магазины будут
подразделяться так же, как и лотки.
Отсекатели
Отсекателями называются механизмы, обеспечивающие поштучную
выдачу деталей из накопителей или магазинов.
Q) б) в)
Фиг. 33. Схемы отсекателей.
В качестве отдельных механизмов отсекатели применяются
сравнительно редко, потому что функции их выполняются обычно
питателями, которые для этой цели снабжаются соответствующими
отсекающими поверхностями. В качестве самостоятельных механизмов
отсекатели находят применение только в тех случаях, когда питатель
должен подавать детали в рабочую зону станка из двух или больше
ручьев (лотков, накопителей) либо детали подаются из накопителя
в рабочую зону станка под действием силы тяжести.
Специальные отсекатели также, как и другие рабочие механизмы,
можно подразделять, во-первых, по природе действующих сил и,
во-вторых, по характеру движения отсекающего органа. По первому
признаку можно различать:
1) отсекатели механические, в которых движение отсекающих
органов происходит под действием силы соответствующих звеньев
передаточных механизмов;
4*
53

2) отсекатели пневматические, в которых движение отсекающих
органов происходит под действием сжатого воздуха;
3) отсекатели гидравлические, в которых отсекающий орган
перемещается под давлением жидкости;
4) отсекатели электромагнитные, в которых отсекающий орган
приводится в движение электромагнитом.
Независимо от принципа действия, т. е. от природы действующих
сил, отсекатели по характеру движения можно подразделять на:
1) отсекатели с поступательным движением (фиг. 33,а);
2) отсекатели с качательным движением (фиг. 33,6);
3) отсекатели с вращательным движением (фиг. 33,в).
Дальнейшее подразделение отсекателей возможно по форме
отсекающих поверхностей и другим менее существенным признакам.
Питатели
Питателями, или собственно загрузочными органами, принято
называть механизмы, предназначенные для подачи деталей в исполниг
тельную зону рабочей машины через равные промежутки времени.
В настоящее время известно весьма большое количество
конструкций питателей. Все эти конструкции можно классифицировать, как
и захватные органы в первую очередь по характеру действующих
сил и характеру движения, а затем по способам осуществления
движений и некоторым конструкционным признакам.
Действие сил необходимо в питателях для двух целей, во-первых,
для осуществления захвата деталей и, во-вторых, для перемещения
захваченных деталей из накопителя или магазина в рабочую зону
станка. Под исполнительной, или рабочей, зоной станка, пресса или
другой рабочей машины подразумеваем пространство, в пределах
которого движутся основные рабочие органы, выполняющие
полезную работу данной машины.
По характеру сил, осуществляющих захват деталей, можно
различать питатели со следующими захватами: механическими,
магнитными и электромагнитными, вакуумными, адгезионными.
Наиболее широкое применение находят в настоящее время
питатели с механическими захватами (фиг. 34,а, б, в, д, е, ж , з, и). Они
пригодны для захвата наиболее широкого ассортимента деталей. Для
тонких маложестких листов, для которых механические захваты не
пригодны, применяются питатели с магнитными и вакуумными
захватами (фиг. 34,г). Для легких и мелких плоских деталей, например
слюдяных пластинок, могут находить применение питатели с
адгезионными захватами, в которых роль захватов выполняют резиновые
пробочки, смачиваемые водой или другой жидкостью.
По характеру движения подающего звена питатели можно
подразделять на:
1) питатели с возвратно-поступательным движением (фиг. 34,
а и б);
2) питатели с качательным движением (фиг. 34,в и г);
52

ш
9ЦЛ
а)
vrtm ^Qr_5t:
ЕЕЗ
г)
'N /*К 'Т\
V
Фиг. 34. Основные типы питателей.
53

3) питатели с вращательным движением (фиг. 34,е);
4) питатели с движущейся бесконечной цепью; или
питатели-транспортеры (фиг. 34,ж);
5) питатели со сложным движением подающего звена (фиг. 34,5,
з и и).
Дальнейшее подразделение питателей возможно по сопособу
осуществления движений и некоторым конструктивным признакам,
свойственным отдельным разновидностям.
Привод питателей. Для приведения в движение питателей
принципиально могли бы применяться те же виды привода, что и для
бункерных ориентирующих устройств. Однако ввиду того, что питатели
обычно расположены в непосредственной близости от исполнительной
зоны рабочей машины и работают с ней в одном ритме, источником
движения их служат чаще органы рабочей машины, совершающие
циклические движения. Если питатель является частью бункерного
загрузочного устройства, привод его может быть общим с приводом
захватного и ориентирующего органов.
КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Различные принципы действия и различные конструктивные
решения отдельных целевых органов автоматических ориентирующих
устройств могут по-разному сочетаться друг с другом, образуя большое
количество разновидностей этих устройств. Поэтому, классифицируя
автоматические ориентирующие устройства, необходимо строить
классификационную схему не по одному целевому органу, а по многим,
по крайней мере по трем основным, которыми являются захватный,
транспортирующий и ориентирующий органы.
Классификация автоматических ориентирующих устройств,
составленная почти по всем их целевым органам, приведена в табл. 2.
Следует отметить, что приведенная классификация, несмотря на
большое количество использованных в ней классификационных
признаков, может рассматриваться только как упрощенная, потому что
далеко не все возможные классификационные признаки нашли в ней
свое отражение. Но уже и такая обобщенная классификация
позволяет прийти к заключению, что никакое короткое название не может
характеризовать автоматическое ориентирующее устройство
достаточно полно. Поэтому к употребляемым обычно сокращенным
названиям БОУ необходимо всегда давать дополнительные характеристики.
Так, например, говоря о карманчиковоМ дисковом или карманчиковом
кольцевом БОУ, мы без труда можем сделать вывод, что захватный
орган этого бункерного ориентирующего устройства является
вращающимся, осуществляющим захват по наружным поверхностям
деталей, что бункер, по всей вероятности, будет цилиндрическим и что
первичное ориентирование деталей происходит внутри бункера.
Однако мы не можем сказать, является ли это БОУ одно- или
двухпозиционным, какой принцип действия органов вторичного ориен-
54


Фотоэлектрические

Электрические
Контроль
по цвету

Пневматические
Контроль
по
конфигурации

Механические
Контроль
по
размерам
Контроль
по положению
центра
тяжести I
Сотводом
не ориентирован-
ных заготовок
Спере-
сриентацией
' заготовок
Захватные
органы
Ориентирующие
органы

Гравитационные

Гравитационные с внешней]
силой
С вакуумными
присосами
С
электромагнитным
захватом

Инерционные
С вращающимся
захватным
органом
СвозВратно-пос\
типательным

движениемзахватного органа

Вибрационные

Одноэлементные
Много -
элементные
Одно-и
двухэлементные
С захватом
заготовок
по внутренним
поверхностям
С захватом
заготовок
по наружным
поверхностям
С захватом
заготовок
по наружным
поверхностям
С остановом
захватного
органа при избытке
заготовок
С принудительный
отводом
избыточных
заготовок
Со свободным
отводом
избыточных
заготовок
Со свободным
отводом
избыточных
заготовок
Фиг. 35. Классификационная схема бункерных ориентирующих устройств.
55

Таблица 3
Классификация магазинных загрузочных устройств
Целевые органы
МЗУ
Магазин
(накопитель)
Отсекатель >
Питатель
Классификационные признаки
Характер силы, движущей
детали в магазине
Способ прохождения
деталей в магазине
Характер силы, движущей
отсекающий орган
Характер движения
отсекающего органа
Способ захвата деталей
питателем
Характер силы, движушей
подающее звено питателя
Характер движения
подающего звена питателя
Способ подачи деталей
питателем
Содержание работы
питателя
Разновидности магазинных загрузочных
устройств (МЗУ)
С гравитационным магазином
С фрикционным магазином
С инерционным магазином
С магагазином с движущим
механизмом
С магазином с движущей пружиной \
С магазином с движущим грузом
Со сквозным магазином
С секционным магазином
С механическим отсекателем
С пневматическим, отсекателем
С гидравлическим отсекателем
С электромагнитным отсекателем
С отсекателем, совершающим
возвратно-поступательное движение
С качающимся отсекателем
С вращающимся отсекателем
С механическим захватом
С магнитным захватом
С вакуумным захватом
С адгезионным захватом
С механическим питателем
С пневматическим питателем
С гидравлическим питателем
С комбинированным питателем
С прямолинейным движением
питателя
С качающимся питателем
С вращающимся питателем
С питателем-транспортером
Со сложным движением питателя
С прямой подачей деталей
С подачей деталей в ряд
С каскадной подачей деталей
С питателем только загружающим
С питателем загружающим и
разгружающим детали
56

Продолжение таблицы 3
Целевые органы
МЗУ
Питатель
Классификационные признаки
Место подачи деталей
питателем
Разновидности магазинных загрузочных
устройств (МЗУ)
С питателем, подающим детали в
рабочую зону, но не на рабочее
место
С питателем, подающим детали в
рабочую зону и на рабочее место
тирования в нем использован, имеется ли в нем регулирующе-предо-
храняющее устройство, как осуществляется транспортирование
деталей и т. д. Аналогичные дополнительные характеристики оказываются
необходимыми и для других типовых конструкций БОУ.
В общем количество дополнительных характеристик для каждого
названия типовых конструкций БОУ различно и обусловлено
степенью зависимости между классификационными признаками, которая для
различных конструкций БОУ различна. Так, например, характер
движения захватного органа предопределяет до некоторой степени
и форму бункера, принцип действия ориентирующих органов связан с
контролируемыми параметрами детали и т. п.
Зависимость между. отдельными классификационными признаками
БОУ отражает до некоторой степени классификационная схема,
показанная на фиг. 35. Схема построена по главнейшим
классификационным признакам трех основных и одного вспомогательного (регулируй
юще-предохраняющего) целевых органов.
В схеме отражены, например, следующие обстоятельства:
ориентирующие органы, реагирующие на расположение центра тяжести
детали, могут быть только механического действия; на цвет
поверхностей детали могут реагировать только фотоэлектрические
контрольные органы; захватные вращающиеся органы не могут быть
одноместными, инерционный захват предопределяет в значительной мере все
остальные характеристики захватного органа и т. д.
Важным свойством построенной таким образом
классификационной схемы можно считать то, что в ней находят свое место не только
все известные в настоящее время типы бункерных ориентирующих
устройств, но также и те, которые могут быть созданы в будущем,
КЛАССИФИКАЦИЯ МАГАЗИННЫХ ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВ
Общая упрощенная классификация магазинных загрузочных
устройств, составленная по их трем основным целевым органам,
приведена в табл. 3. Таблица составлена применительно к магазинным
загрузочным устройствам, работающим в качестве самостоятельных
механизмов, но при исключении некоторых классификационных
признаков она останется в силе и для МЗУ, являющихся частью
бункерных загрузочных устройств.

Глава з
ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ
ДЕТАЛЕЙ В БУНКЕРНЫХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ
ПРЕДМЕТ И БАЗИС ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ
Рассматривая работу любого бункерного ориентирующего
устройства (БОУ), можно заметить, что количество ориентированных
деталей, выдаваемых из бункера за один цикл захватного органа,
например за один оборот диска или за один двойной ход сектора, не
постоянно. При благоприятных условиях за один рабочий цикл бункер может
выдать столько деталей, сколько захватный орган может вместить
их вообще. И, наоборот, при неблагоприятных условиях может
случиться, что за тот или иной рабочий цикл из бункера не выйдет ни
одна деталь. Фактическая производительность автоматического
ориентирующего устройства выражается поэтому средним-количеством
деталей, выдаваемых из бункера в единицу времени. Соотношение между
фактическим и максимально возможным значениями
производительности называется обычно коэффициентом заполнения или
коэффициентом отдачи и является наиболее характерным показателем
каждого автоматического ориентирующего устройсва.
При прооектировании БОУ для детали, автоматическое ориенти- .
рование которой осуществляется впервые, конструктор, как правило,
не знает, какое значение коэффициента отдачи будет иметь
проектируемое им БОУ. Определить этот коэффициент он сможет только
после того, как БОУ будет изготовлено и испытано. Поэтому не
исключена возможность, что запроектированное и изготовленное в таких
условиях БОУ не будет соответствовать требованиям, например
окажется недостаточно производительным, и конструктору прийдется
искать новые решения и производить новые опыты.
Создание новых ориентирующих устройств происходило бы
значительно быстрее и экономнее, если бы конструктор имел возможность
определить коэффициент отдачи БОУ уже в процессе его
проектирования. Если бы при этом конструктор знал функциональные зависимости
между величиной коэффициента отдачи и параметрами, на нее
влияющими, то он сравнительно легко сумел бы решить вопрос о
пригодности к автоматическому ориентированию деталей любой формы,
определить оптимальные размеры БОУ, определить наиболее
целесообразное количество этапов (позиций) ориентирования, составить
правильную схему ориентирующего устройства и решить ряд других
практических вопросов.
?8

Опыт показывает, что для одних и тех же деталей, для одних и тех
же БОУ и одних и тех же условий работы, величина коэффициента
отдачи всегда практически одна и та же и что одинаковые изменения
формы деталей или условий работы влекут за собой одинаковые
изменения коэффициента отдачи. Отсюда следует, что коэффициент
отдачи бункерного ориентирующего устройства находится в
определенной функциональной зависимости от параметров,
характеризующих, с одной стороны, ориентируемую деталь, а с другой — БОУ
и его режим работы, и может быть найден аналитическим путем.
Отыскание указанных функциональных зависимостей, вывод
формул для расчета коэффициента отдачи, определение количества этапов
ориентирования, определение классификационных признаков,
характеризующих пригодность деталей к автоматическому ориентированию,
классификация деталей по этим признакам и рассмотрение способов
автоматического ориентирования для деталей отдельных
классификационных групп — все это составляет предмет теории автоматического
ориентирования деталей в бункерных ориентирующих устройствах.
На основе положений этой теории определяется производительность
ориентирующих устройств, намечаются пути повышения
производительности до возможных пределов и, наконец, излагается методика
расчета основных органов автоматических ориентирующих устройств.
Так как в процессе автоматического ориентирования приходится
иметь дело с движением деталей в ориентирующем, захватном и
транспортирующем механизмах в хаотическом и разрозненном состояниях,
то исследование этого процесса необходимо базировать на законах
как теоретической механики и теории механизмов и машин, так и
теории вероятностей.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В технической литературе, посвященной автоматическим
загрузочным устройствам, много говорится об ориентировании и, в частности,
об автоматическом ориентировании деталей, но нигде не приводится
формулировка этого понятия. Поэтому различные авторы вкладывают
в понятие автоматического ориентирования различное содержание.
Так, например, большинство авторов идентифицирует захватные
органы с ориентирующими и совершенно упускает из вида собственно
ориентирующие органы, которыми в первичном ориентировании
всегда являются соответствующие ориентирующие поверхности.
Естественно, что все дальнейшие обобщения, построенные на такой
основе, не всегда могут быть правильными. Во избежание
недоразумений в дальнейшем под автоматическим ориентированием будем
подразумевать процесс, в течение которого детали, без содействия
человеческих рук приводятся от хаотического состояния в точно
определенное положение относительно некоторых поверхностей или
заменяющих их совокупностей точек.
Так как каждое свободное твердое тело располагает шестью
степенями свободы, т. е. возможностью поступательных перемещений и
59

вращений вокруг трех взаимно перпендикулярных осей, а деталь,
приведенная в определенное устойчивое положение, должна быть
лишена всех степеней свободы, за исключением одной, необходимой
для ее дальнейшего транспортирования, то автоматическим
ориентированием можем называть также процесс, в результате которог.0 без
содействия человека детали произвольной формы лишаются пяти,
а детали, имеющие форму тел вращения,— четырех степеней свободы
каким-либо одним точно определенным способом в определенном
месте пространства.
Как четырех, так и пяти степеней свободы детали могут быть
лишены при базировании их на двух различных плоскостях или других
поверхностях. Если две различные поверхности установить наклонно
так, чтобы детали под действием силы тяжести или под действием
других сил устремлялись к их стыку, то эти поверхности будут
являться не только органом, определяющим положение деталей, но также
приводящим детали от произвольного в некоторое устойчивое
определенное положение, т. е. ориентирующим органом.
В процессе автоматического ориентирования необходимо
различать две качественно различные стадии. Первую стадию, когда детали
переводятся от произвольного в любое определенное устойчивое
положение, называем первичным ориентированием, вторую, включающую
все дальнейшие переходы детали от одного определенного устойчивого
положения к другому,— вторичным ориентированием.
Первичное ориентирование осуществляется чаще всего на
скученных деталях в бункере и только в некоторых типах БОУ, как,
например, барабанных, шиберных или вибрационных, производится на
деталях разрозненных.
Необходимость во вторичном ориентировании возникает во всех
тех случаях, когда деталь благодаря своей конфигурации может
занимать на фиксирующих поверхностях несколько различных
определенных устойчивых положений, а контрольный орган первичного
ориентирования не в состоянии отличить эти положения друг от
Друга.
Так как процесс автоматического ориентирования имеет своей
конечной целью приведение всех деталей в одно и то же устойчивое
и точно определенное положение, то для достижения этой цели
необходимо либо отсеять неправильно расположенные детали, либо
изменить их положение. Первый путь унификации положений можно
назвать селекцией или пассивным ориентированием, второй —
активным ориентированием.
Каким бы ни было автоматическое ориентирование, первичным или
вторичным, пассивным или активным, для осуществления его
необходимы всегда по крайней мере три различных органа: определяющий^
контрольный и исполнительный. Определяющий или фиксирующий,
орган определяет занятое деталью положение, лишая ее четырех или
пяти степеней свободы, контрольный орган проверяет правильность
положения, а исполнительный удаляет неправильно расположенные
детали или изменяет ее положение.
60

В первичном ориентировании определяющие поверхности являются
одновременно органом активного ориентирования, во вторичном^—
активное или пассивное ориентирование осуществляется
исполнительным, а при совмещении функций контрольно-исполнительным органом.
РАЗЛИЧИМЫЕ И НЕРАЗЛИЧИМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
ПРИ ПЕРВИЧНОМ ОРИЕНТИРОВАНИИ
Количество положений, в которых любая деталь, касаясь двух
•ориентирующих поверхностей, может быть лишена пяти степеней
свободы, зависит от количества и характера поверхностей или
заменяющих их сочетаний точек, ограничивающих деталь.
Так, например, количество положений детали, имеющей форму
многогранника, может быть выражено формулой
где п — количество граней или заменяющих их сочетаний точек
многогранника;
kt — количество сторон или заменяющих их пар точек i-й грани
многогранника;
пр — количество ребер или заменяющих их пар точек
многогранника.
Если деталь симметрична, то некоторые из ее положений ничем не
отличаются друг от друга. Такие положения, за исключением случаев,
когда отдельные грани отличаются цветом или качеством поверхности,
будем называть неразличимыми, и каждую группу таких неразличимых
друг от друга положений рассматривать как одно различимое положение.»
Чем больше осей симметрии имеет деталь и чем выше порядок этих
осей, тем большим будет количество неразличимых, а следовательно,
тем меньшим количество различимых ее положений. Это наглядно
иллюстрирует фиг. 36, показывающая различимые положения
шестигранника на двух ориентирующих плоскостях. Одна из ориентирующих
поверхностей, лишающая деталь первых трех степеней свободы,
названа по аналогии с установочными поверхностями в рабочих
приспособлениях основной ориентирующей поверхностью (ОП), вторая,
лишающая деталь дальнейших одной или двух степеней свободы,— названа
соответственно направляющей ориентирующей поверхностью (НП).
Если шестигранник имеет форму призмы, не обладающей ни
одной осью симметрии (фиг. 36,а), то количество ее различимых
положений, согласно формуле C.1), равно двадцати четырем (фиг. 36,а).
Наличие только одной плоскости симметрии количества различимых
положений детали не изменяет.
Появление в шестиграннике второй плоскости симметрии,
образующей в пересечении с первой одну ось симметрии второго порядка,
61

а)
9
г)
CZ
1 1
ПпПп
ПпПп
1 II i—i II «—i
1 П а
1 П га
J Ifl Н И Н ,
| Пгп
] п —
J
п
1 1
F3 131 И
Л
^2_
Л
А
-а.
Оч ^ />
?1
Фиф. 36, Различимые положения шестигранников с различным количество»
плоскостей и осей симметрии.
62

сокращает количество различимых положений детали до двенадцати,
т. е. вдвое (фиг. 36,6).
При трех плоскостях симметрии, образующих в пересечении три оси
симметрии второго порядка, шестигранник располагает уже только
шестью различимыми положениями (фиг. 36, в).
С последующим увеличением количества плоскостей симметрии
на два, т. е. с прибавлением к двум осям симметрии второго порядка
одной оси четвертого порядка, количество различимых положений
детали сокращается до трех (фиг. 36,г).
Наконец, если шестигранник превращается в куб (фиг. 36f д),
т. е. приобретает наряду с девятью плоскостями симметрии шесть осей
симметрии второго порядка, четыре оси симметрии третьего порядка
и три оси симметрии четвертого порядка, детали остается только одно
различимое положение, так как все ее двадцать четыре различные
положения неразличимы друг от друга.
Из приведенного примера следует, что количество различимых
положений детали может быть выражено общей формулой
i—m ь
где kt — количество сторон 1-й различимой грани или заменяющих ее
точек многогранника;
S/ — порядок оси симметрии, пересекающей /-ю различимую
грань многогранника, причем отсутствие оси симметрии
рассматривается как наличие оси симметрии первого порядка;
т — количество различимых граней многогранника.
Под различимыми подразумеваем такие грани многогранника,
которые отличаются друг от друга формой, размерами или
расположением.
Среди различных и различимых положений детали в зависимости
от ее формы могут оказаться положения, при которых площадь
базисной грани в сравнении с площадью других граней невелика или же
она не пересекается^ вектором силы тяжести детали. Такие
неустойчивые положения могут быть исключены из числа положений, которые
деталь может занять на ориентирующих поверхностях. Поэтому
количество различных определенных устойчивых положений детали,
в которых она может оказаться после выхода из хаотического
состояния, будет равно:
Ny = N-NX = 2*|-^ = 2np-Nb C.3)
/=i
где Nx — количество различных определенных неустойчивых
положений детали; остальные обозначения принимаются по
формуле C.1).
63

Аналогично количество различимых определенных устойчивых
положений детали выразится формулой
Npy = Np-N2 = y ^--N2t (ЗА)
где N2 — количество различимых определенных неустойчивых
положений детали; остальные обозначения принимаются по формуле C.2).
Приведенные формулы можно распространить и на тела вращения,
базисы которых могут рассматриваться как многоугольники с
бесконечно большим количеством сторон, а цилиндрические поверхности
как бесконечное количество одинаковых элементарных граней. Ось
вращения рассматривается при этом как ось симметрии бесконечно
высокого порядка.
Ввиду того что детали, насыпанные навалом в бункер, поступают
на ориентирующие поверхности в совершенно произвольных
положениях, они могут оказаться на стыке этих поверхностей в любых
определенных устойчивых положениях, которые возможны при
данной конфигурации детали. Поэтому сказать заведомо, какое из своих
определенных устойчивых положений деталь примет в том или ином
случае, мы не можем. Однако, учитывая то обстоятельство, что детали
стремятся занять на ориентирующих поверхностях всегда наиболее
устойчивые положения, имеем основание полагать, что чем более
устойчиво положение, тем больше вероятность его появления.
ПАРАМЕТРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ
НА ОРИЕНТИРУЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЯХ
Так как в процессе автоматического ориентирования все детали
должны быть приведены в какое-либо одно определенное устойчивое
положение, а на ориентирующих поверхностях они могут находиться
в различных определенных положениях, возникает естественно
вопрос о том, по каким признакам и как может контрольный орган
различать одни положения деталей от других.
Анализируя работу существующих ориентирующих механизмов
и сравнивая результаты этого анализа с результатами
соответствующих теоретических исследований, приходим к выводу, что все
параметры, которые могут быть использованы для определения
положения деталей на ориентирующих поверхностях, так или иначе связаны
с формой и размерами ориентируемых деталей.
Полное представление о форме и размерах детали дают всегда три
ее главные проекции. Эти же проекции дают полное представление и о
положении детали относительно плоскостей проекций. Поэтому, если
плоскости проекций выбрать так, чтобы две из них совпадали с
ориентирующими поверхностями, то проекции детали на эти плоскости будут
-являться комплексными параметрами, определяющими положение
детали относительно ориентирующих поверхностей.
64

Как правило, для определения положения заданной детали на
ориентирующих поверхностях достаточно иметь две проекции детали,
ч качестве которых наиболее целесообразно принять проекцию на
основную ориентирующую поверхность и проекцию на плоскость,
перпендикулярную к обеим ориентирующим поверхностям, называемую
в дальнейшем поперечной плоскостью проекций или, коротко, упорной
поверхностью.
В некоторых случаях, как, например, при ориентировании деталей
с несимметрично расположенными внутренними полостями, которые
на проекциях не видны, обе проекции могут оказаться недостаточным
источником информации для различения положений. В этих случаях
недостающую информацию могут сообщить данные о положении
центра тяжести детали, например, проекции центра тяжести на основную
и упорную поверхности.
Так как каждая проекция детали представляет собой комплексную
величину, контроль которой возможен только с помощью
комплексного, а следовательно, и соответственно сложного контрольного органа,
может оказаться целесообразной замена этих комплексных величин
некоторой эквивалентной совокупностью элементарных величин, из
которых каждая будет - характеризоваться только каким-либо одним
параметром, проверяемым простейшим контрольным органом.
Полагая, что определенная совокупность элементарных величин
будет эквивалентной данной комплексной величине только в том
случае, когда количество информации, поступающее от совокупности
элементарных величин, будет равно количеству информации,
сообщаемому комплексной величиной, приходим к выводу, что
параметрами, определяющими положение деталей на ориентирующих
поверхностях, будут являться:
1) высота h, измеряемая как расстояние базиса, лежащего на
основной ориентирующей поверхности, от наиболее удаленной от него
точки детали;
2) ширина 6, измеряемая как расстояние направляющей
поверхности от наиболее удаленной от нее точки детали;
3) длина /, измеряемая как расстояние упорной поверхности
(касающейся детали) от наиболее удаленной от нее точки детали;
4) поперечное плечо центра тяжести р, измеряемое как расстояние
проекции центра тяжести детали на основную ориентирующую
поверхность от следа направляющей поверхности;
5) продольное плечо центра тяжести 4, измеряемое как расстояние
проекции центра тяжести детали на основную ориентирующую
поверхность от следа упорной поверхности;
6) контур плана, т. е. контур проекции детали на основную
ориентирующую поверхность, измеряемый обычно как расстояние одной
или нескольких характерных точек контура от упорной
поверхности;
7) контур профиля, т. е. контур проекции детали на упорную
поверхность, измеряемый обычно как расстояние одной или нескольких
характерных точек контура от направляющей поверхности.
5 1760
65

Кроме указанных параметров для различения положений детали*
могут использоваться иногда также данные о положении некоторых
выделяющихся участков поверхности детали, как, например,
различного рода углублений, срезов и т. п., а также данные о свойствах
отдельных поверхностей, например, шероховатости, цвете или других
ее характеристиках.
Профиль п
Просриль
Просриль
гт
4-
к к
1 Т
\ -1
а)
1 b
I 1
1 План
\\ ^
1 ,
tJp I
2j1
1 1
т
1 1
\ \
б)
\.ь Т\
II !
И
\\ s I
L ^_
щ\
План
к к
1 -ч» 1
т
J к
1 г
в)
b
План
/ 1
*
и
К
Y*
J?
i
У
1
,р А
" г
I,
|
1
г
1
t
Фиг. 37. Параметры для различения положений деталей на ориентирующих
поверхностях.
Все перечисленные выше основные параметры показаны на?
фиг. 37,а, изображающей одно из 16 различных и различимых
определенных положений неправильной четырехгранной пирамиды. На
этой же фигуре показаны также параметры одного из шести
различимых положений кольца с коническим отверстием (фиг. 37, б) и
параметры одного из восьми положений плоской квадратной пластинки
с неправильно расположенным отверстием (фиг. 37,в).
Если все параметры какого-либо одного положения детали равны
соответственно всем параметрам другого положения, то такие
положения не могут быть различены контрольным органом и поэтому их
можно назвать неразличимыми. Если же два положения отличаются
друг от друга величиной хотя бы одного параметра, то такие положе-
55

ния различаются контрольным органом и поэтому могут быть названы
соответственно различимыми; Чем меньше разница между
одноименными параметрами детали, тем труднее различать одни положения
детали от других.
Все определенные положения детали можно разделить на группы,
каждая из которых включает положения с одинаковыми величинами
какого-либо одного параметра. В зависимости от формы детали
количество групп ее положений может быть большим или меньшим, но
какой бы ни была форма детали, количество ее групп будет всегда равно
по крайней мере количеству п различных поверхностей,
ограничивающих деталь. Очевидно, что количество положений в каждой группе
будет равно количеству kt сторон данной базирующей поверхности.
1см. формулу C.1)].
Количество различимых положений и их групп, а также способ
контроля правильности положений деталей и используемые для этого
параметры обусловливают количество этапов вторичного
ориентирования, а следовательно, и структуру автоматического
ориентирующего устройства.
ДВЕ ФАЗЫ ПЕРЕХОДА ДЕТАЛИ ОТ ХАОТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
В ПЕРВОЕ ОПРЕДЕЛЕННОЕ УСТОЙЧИВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Различимые положения любой детали характеризуются, как
правило, различными значениями вероятностей этих положений.
Одинаковыми вероятностями характеризуются только одинаковые, т. е.
неразличимые, положения детали.
Среди всех положений детали наиболее важно такое, вероятность
появления которого наибольшая. Это положение, принимаемое
деталью наиболее часто, будем называть в дальнейшем преобладающим.
При проектировании бункерных ориентирующих устройств знать
это положение необходимо.
В большинстве случаев определить преобладающее положение
можно без всяких расчетов, потому что наиболее часто преобладающим
будет положение при базировании детали на поверхность
наибольшей протяженности. Однако во многих случаях такой способ
определения преобладающего положения может быть неверным. Так, например,
для простой цилиндрической детали диаметра d и длины / трудно
без особого расчета сказать, при каких значениях соотношения -~г
будет преобладать положение по цилиндрической поверхности. Опыт
показывает, что это соотношение значительно отличается от
соотношения -т- = 0,5, при котором площадь цилиндрической поверхности
детали равна площади базисов.
Для нахождения вероятности того или иного определенного
устойчивого положения детали на ориентирующих поверхностях определим
сначала фазы перехода детали от хаотического состояния в это
положение и найдем вероятности осуществления каждой из фаз.
5*
67

Рассматривая какую-либо одну (отдельно взятую) деталь в
пространстве перед падением ее на ориентирующие поверхности, можем
констатировать, что деталь, например многогранник, только в том
случае примет без содействия человека определенное положение на
ориентирующих поверхностях, если она, во-первых, на одну из
ориентирующих поверхностей (основную) упадет определенной гранью и,
во-вторых, если она, скользя по этой поверхности под действием силы
тяжести или при содействии других сил, повернется так, чтобы
определенная сторона базисной грани расположилась вдоль второй
ориентирующей поверхности. Следовательно, в общем случае при переходе
детали от произвольного положения в пространстве в первое
определенное устойчивое положение на ориентирующих поверхностях
можно различать две фазы. В первой фазе деталь, ложась какой-либо
из ограничивающих ее поверхностей на основную ориентирующую
поверхность, лишается первых трех, а при падении цилиндрической
поверхностью — первых двух степеней свободы, во второй — деталь,
поворачиваясь вокруг оси, перпендикулярной к основной
ориентирующей поверхности, и прилегая одной из сторон базиса к
направляющей ориентирующей поверхности, лишается двух дальнейших
степеней свободы.
Если, например, для перехода в i-e положение деталь сначала
должна лечь на основную ориентирующую поверхность k-й гранью
(первая фаза — первое событие), а затем повернуться к направляющей
поверхности /-й стороной (вторая фаза — второе событие), то
вероятность детали оказаться в /-м положении, требующем совмещения
первого и второго событий, согласно теореме умножения вероятностей
будет равна
Р* = Р'А . E.5)
где Р'к — вероятность первого события;
P'i — вероятность второго события.
В дальнейшем вероятности рк и pj будем называть вероятностями
первой и второй фаз перехода, а вероятность Pi вероятностью 1-го
положения.
' В соответствии со сделанными выше предпосылками формула C.5)
будет справедлива только для случая, когда детали попадают на
ориентирующие поверхности в разрозненном виде. Если же первичное
ориентирование происходит в навале, как это имеет место во многих
конструкциях БОУ, то детали, соприкасаясь друг с другом в произвольных
положениях, будут мешать друг другу при переходе в определенное
устойчивое положение. В этом случае для перехода детали в i-e
положение, кроме первых двух событий необходимо еще совмещение и
третьего события, а именно: отсутствия помех для осуществления
перехода.
Следовательно, для скученных деталей, согласно теореме
умножения вероятностей, вероятность перехода детали в /-е положение на
ориентирующих поверхностях будет равна ..,
Pi^P'/lPm, C.6)
68

где Р'^—вероятность отсутствия помех в осуществлении перехода.
Остальные обозначения прежние.
Таким образом, приходим к выводу, что вероятность любого
положения детали на ориентирующих поверхностях, в том числе и
положения преобладающего, может быть рассчитана, если только
окажется возможным определение вероятностей р'к, р[ и р^'.
ВЕРОЯТНОСТИ ПЕРВОЙ ФАЗЫ ПЕРЕХОДА ДЕТАЛЕЙ ОТ ПРОИЗВОЛЬНОГО
В ПЕРВОЕ ОПРЕДЕЛЕННОЕ УСТОЙЧИВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Для нахождения вероятности первой фазы перехода детали от
произвольного в первое устойчивое положение, т. е. для определения
вероятности того, что деталь ляжет на основную ориентирующую
поверхность определенной гранью из числа ограничивающих ее
граней, исходим из предположения, что в момент загрузки каждая
деталь, вращаясь свободно в пространстве вокруг своего центра тяжести,
может занимать бесконечное количество положений. Полагая, что все
эти положения равновероятны, имеем основание выразить вероятность
рк первой фазы перехода детали в первое определенное устойчивое
положение телесным углом, образуемым бесконечным количеством
лучей, выходящих из центра тяжести детали и пересекающих все
точки периметра ее /с-й базисной поверхности.
Так как мерой телесного угла принято считать площадь,
вырезаемую этим углом на сфере единичного радиуса, а полный телесный
угол равен 4я, то вероятность первой фазы перехода в общем случае
выразится соотношением
где FK — телесный угол, соответствующий /с-й г^ани (поверхности)
ориентируемой детали.
Таким образом, расчет вероятностей первой фазы перехода детали
от произвольного в первое устойчивое положение сводится к расчету
телесных углов, соответствующих всем граням, или вообще
поверхностям, ограничивающим деталь.
Для деталей правильных геометрических форм расчет
вероятностей рк не представляет особых затруднений. Так, например, для
цилиндрических деталей телесный угол конуса, вершина которого
лежит в центре тяжести, а базис совпадает с базисом детали (фиг. 38,а),
будет равен
^ = 2я/г. C.8)
Так как согласно фиг. 38,а
h = 1 — cos -g-
69

COS -7Г- = . ,
2 Vl* + d?
УЩ2'
то телесный угол конуса будет выражаться формулой
1
\2
Ft = 2я / 1
Vl+(jJ
E.9)
Отсюда вероятность цилиндрической детали стать на основную
ориентирующую поверхность первым из базисов будет равна
_, , 1 V
2 ' '
V'+W
C.10)
. Такою же будет и вероятность детали стать вторым базисом.
Следовательно, вероятность детали стать на основную ориентирующую
Фиг. 38. К расчету вероятностей первой фазы перехода
деталей в определенное устойчивое положение.
поверхность каким-либо из базисов в соответствии с теоремой
сложения вероятностей выразится равенством
Л, 2 = C'ft - 2р[ = 1 — __f io , (Л И)
где С — количество неразличимых поверхностей одной группы,
равное в данном случае 2.
70

Так как деталь, брошенная на ориентирующую поверхность,
ляжет на нее обязательно какой-либо из т ограничивающих ее
поверхностей, можем написать
В частности, для цилиндрической детали
Р1 + Р2 + Рз = Рь 2 + Рз =* Ь
Отсюда вероятность детали лечь на основную ориентирующую
поверхность своей боковой цилиндрической поверхностью будет равна
ft-1-Л.»- _, ' ..... ршщ
У^)'
Для призматических деталей, в частности для прямой правильной
четырехгранной призмы, показанной на фиг. 38,6, телесный угол
пирамиды ABCDS, образуемой лучами, проходящими из центра тяжести
детали S через все точки прямоугольника A BCD будет равен площади:
сферического четырехугольника, вырезаемого пирамидой ABCDS на
сфере единичного радиуса.
Величина площади этого сферического четырехугольника может
быть определена из уравнения
dF « Z,<pdq> = P<pd<p» C.14)
где РФ — угол, получаемый при сечении двухгранного угла р
плоскостью SM;
Ьф — соответствующая углу q> длина дуги, которая образуется
^пересечением плоскости SM с поверхностью сферического
двуугольника, вырезаемого на сфере единичного радиуса двугранным углом §.
Так как
р Р
sin-тр = sin  cos ф,
получаем
рф = 2 arc sin (sin-Ё- cos <p).
Следовательно, уравнение C.14) примет вид
dF = 2 arc sin [sin— cos ф] dtp. C. Ha)
Отсюда
F a» 2 С arc sin [sin у cos ф) dtp.
П

Разлагая интегрируемую функцию в соответствующий
тригонометрический степенной ряд, можем написать:
arc sin [sin у cos у\ = sin |- cos ф + у у (sin -|- cos ф^ +
. 1 3 1 / . 6 .5 13 5 1/. р \7
+ TT-5-(sini C0S(PJ +-2T-6t(s1PtCOS(p) + —
Так как члены приведенного ряда убывают весьма быстро, можно
с достаточным для практических целей приближением остановиться
на двух, максимум трех членах ряда, пренебрегая остальными, ввиду
их малости.
Следовательно,
4-- 4-- aSl
^2 т2 ~
F да 2 sin у I cos фйф + у sin3 у \ cos^^+3Qsin5-| \ со5бф<2ф=*
2 2 ~г2
4sm|siny+ysin 3^siny-ysin 3yJ +
1 ^ a . a , 4 / . a 1 . „ a\1
C0S TsinT + y(siny-ySin3yjJ.
J_ 1 sin5 1.
^ 20 Ш 2
Если остановиться, например, на двух членах ряда и учесть, чта
согласно фиг. 38,6
a a
Sin-;r =
2 УЖ+12
и
б2
/¦^г
Slnt
''+* У'+^Г
то телесный угол пирамиды ABCDS можно выразить формулой
F _ 4
'afc — , , / 2 10.51 / / 42,0.5 "Г
Ит/П1+ДОГ
/ \211,б|в E.15)
•I'^Til'^rr >Ы±Г\
Аналогично определяются вероятности расположения детали дру-
гими гранями.
Второй, более общий, способ расчета вероятностей р'к для
многогранников заключается в разделении каждого многогранного угла на
ряд углов трехгранных и определении значения каждого
трехгранного угла в отдельности. Сумма всех трехгранных углов будет равна
искомому значению многогранного угла.
72

Так как величина телесного трехгранного угла равна площади
сферического треугольника, вырезаемого этим углом на сфере
единичного радиуса, а площадь такого сферического треугольника равна,
в свою очередь, сферическому избытку треугольника е, можем для
выражения телесного трехгранного угла написать равенство
F = А + В + С — я = е, C.16)
где А, В, С — углы сферического треугольника.
Если вместо углов сферического треугольника известны его
стороны или, что одно и то же, известны углы между лучами трехгранного
угла, можно для выражения трехгранного угла воспользоваться
известной из сферической тригонометрии формулой
F = е = 4arctg|/"tg|tg^tg^tgi=5. C.17)
где 6i, б2, б3,— плоские углы между тремя лучами трехгранного угла; ,
с — ^1 + &а + дз
s- 8 '
В частности, для прямой правильной четырехгранной призмы со
сторонами а, 6, / величина четырехгранного угла, соответствующего*
грани а х Ь, будет равна
Fab = 2F = 8arctg]/tg|-tg^ tg-^tg^- (А 18)
Для нахождения значений плоских углов между лучами каждого
трехгранного угла определяем сначала длину лучей, соединяющих
центр тяжести детали с ее вершинами. Затем на основании теоремы:
косинусов, находим
б, = arc cos -l^ , C.19)
где /"i и r2 — длины соответствующих лучей;
/ — расстояние между двумя соответствующими вершинами.
Имея значения телесных углов, находим по формуле C.7)
соответствующие им значения вероятностей первой фазы перехода детали
в первое определенное устойчивое положение по определенной грани.
Если рассматриваемая грань является • одной из С неразличимых
граней (или вообще поверхностей) детали, то вероятность детали
лечь на какую-либо из неразличимых граней будет равна
Ркр = С'рк. C.20)>
В частности, для рассматриваемой правильной четырехгранной
призмы будем иметь
P;P = 2^f; Лр = 2^; PSP = 2^L. C.21)
Следует отметить, что рассчитанные указанным способом
вероятности первой фазы перехода детали в определенное, устойчивое
положение могут несколько отличаться от их фактических значений в>
7?>

зависимости от условий и способа этого перехода. Так, например,
«если бросить деталь на основную ориентирующую поверхность с
высоты, то вследствие отдачи при ударе об ориентирующую поверхность
деталь в малоустойчивых положениях может опрокидываться.
Поэтому в таких случаях можно ожидать, что за счет уменьшения
относительной частоты появления малоустойчивых положений будет
возрастать частота появления положений более устойчивых.
Еще сильнее могут возрастать вероятности положений 6ojiee
устойчивых, если основная ориентирующая поверхность установлена под
ВивЕ
011
_ -Z ^
Фиг. 39. К расчету вероятностей малоустойчивых положений
призматических деталей.
некоторым углом а к горизонту, так как количество положений, при
которых вектор силы тяжести не пересекает базисной поверхности,
значительно увеличивается. Это наглядно иллюстрирует фиг. 39,
изображающая правильную четырехгранную призму со сторонами
л, b, l на наклонной ориентирующей поверхности. Как видно из этой
фигуры, деталь, упавшая на основную ориентирующую поверхность
гранью abt не опрокинется на другие грани только в тех положениях,
в которых вектор силы тяжести пересекает базисную грань. Полагая,
что среди бесконечного количества положений, которые, деталь,
лежащая гранью ab на основной ориентирующей поверхности, может
занимать, вращаясь вокруг оси OS, переходящей через центр тяжести
перпендикулярно к основной поверхности, все положения
равновероятны, имеем основание считать, что вероятность детали не
опрокинуться на другие грани будет равна
Так как
q<xb * 2jc ~~~ Х — я
<p = 2arccos-~ =2arccoSoTr;
R
2R
E.22)
C.23)
•ф = arc cos -—¦ = 2 arc cos ^-;
C.24)
74

fi
i? = tftga = ^.tg<x, E.25)
TO
Яаь = 1~ (arc cos -^ + arc cos -j^-) . C.26)
Следовательно, вероятность того, что деталь ляжет на наклонную
основную ориентирующую поверхность гранью ab и при этом не
опрокинется будет равна
А, = &q« - & [l -| (arccos -fa + arccos -fa)] . E.27)
Если принять, что а < Ъ < / и tga^l, то вероятности лечь на
наклонную ориентирующую поверхность другими гранями будут
соответственно равны:
*> - ^г I1 -4arccos мк)+^arccos t|f <5-28)
и
*>-&- + ^arccos7^r + J&-arccosTfe- E'29)
Для других многогранников, а также для деталей любых иных
форм вероятности первой фазы перехода детали в первое устойчивое
определенное положение на наклонной ориентирующей поверхности
рассчитываются аналогично. Для этого, кроме телесного угла,
соответствующего данному базису детали, необходимо определить радиус
базиса конуса устойчивости R и затем, наложив оба базиса друг на
друга, определить участки дуги, выходящие за пределы базиса детали.
Указанные параметры можно определять не только расчетом с
помощью приведенных формул, но и графически путем
непосредственного замера.
Для деталей, поступающих на ориентирующую поверхность в
скученном виде, особенно при отсутствии достаточно интенсивного
ворошения, вероятности опрокидывания уменьшаются, потому что
детали поддерживают друг друга. Поэтому для- таких случаев
вероятности первой фазы перехода детали в устойчивое положение как для
горизонтальной, так й для наклонной ориентирующих поверхностей
будут отличаться друг от друга незначительно.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТЕЙ
ПЕРВОЙ ФАЗЫ ПЕРЕХОДА ДЕТАЛЕЙ
В ПЕРВОЕ ОПРЕДЕЛЕННОЕ УСТОЙЧИВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Правильность изложенного выше метода расчета и справедливость
выведенных формул проверялись экспериментально. Для
эксперимента применяли детали различных форм. Вероятности отдельных
положений деталей рассчитывались с помощью приведенных формул и
75

результаты расчетов сравнивались с частотами появления этих поло*
жений во время эксперимента. Эксперименты производились
следующим способом. Группа одинаковых деталей, обычно из десяти штук,
укладывалась в коробку или стакан. Детали встряхивали для
приведения их в хаотическое состояние, а затем выбрасывали на
горизонтальную плоскость. После каждого броска подсчитывалось
-количество деталей, занявших отдельные положения. Броски повторялись
не менее пятидесяти раз, что давало в итоге не менее пятисот
единичных испытаний.
В качестве примеров, характеризующих результаты испытаний,
проведенных с различными деталями, приводим данные для трех
характерных деталей, показанных на фиг. 40.
Фиг. 40. Детали, применявшиеся для экспериментального определения
вероятностей положений.
Цилиндрические валики (фиг. 40,а) бросались группами по семь
штук. Броски производились тремя способами:
1) из стакана диаметром 70 мм и высотой 80 мм путем
прикладывания его после встряхивания открытой стороной к горизонтальной
плоскости;
2) из коробки размером 120 х 140 х 100 мм аналогичным
способом;
3) из этой же коробки путем вытряхивания деталей на плоскость
с высоты около 150 мм.
Каждым из способов было произведено четыре серии по 20 бросков,
т. е. в сумме по 560 единичных испытаний.
В результате эксперимента оказалось, что относительная частота
появления положений по любой из базисных поверхностей равна:
при первом способе бросания — 0,34, при втором — 0,082 и при
третьем — 0,018.
Для этой же детали расчет дает
pi,2 = С'рг ^ 1 r 1 = 1 r 1 » 0,16.
/,+D)' /.+(ЗДГ
76

Приближенный расчет, базирующийся на предположении, что
вероятность детали лечь на ориентирующую поверхность определенной
гранью (или вообще поверхностью) равна площади этой грани,
отнесенной к площади всех граней, ограничивающих деталь, для
рассматриваемого валика дает
ltd2
р1.2~С'л = -^ 1—= Ц^Г~0,24.
2 —+яЯ l+2-j 1+21эХ
Как видно из приведенных результатов, расчетные значения
вероятностей лучше всего согласуются с относительными частотами при
первом способе бросания. При втором и третьем способах бросания
относительные частоты значительно меньше соответствующих
расчетных значений вероятностей, что подтверждает высказанное выше
предположение о влиянии отдачи при ударах деталей об ориентирующую
поверхность.
Тот факт, что при первом способе бросания относительная частота
наименее устойчивого положения не меньше, а больше расчетного
значения соответствующей вероятности, находит свое объяснение,
во-первых, в ориентирующем действии стенок стакана и, во-вторых,
во взаимном поддерживании деталей в относительно небольшом
пространстве стакана.
Ориентирующее действие стакана заключается в том, что любая
удлиненная деталь, брошенная на внутреннюю цилиндрическую
поверхность, опирается на нее обычно в двух точках, если она случайно
не расположится вдоль образующей этой поверхности. Так как
точки опоры детали находятся на наклоненных в противоположные
стороны участках поверхности, возникает пара сил, под действием
которой деталь стремится повернуться так, чтобы направления
образующих цилиндрической поверхности и детали совпадали.
В качестве призматических деталей применялись для испытаний
четырехгранная и трехгранная призмы (фиг. 40,6 и 40,#). Детали
ложились по 10 штук в прямоугольную коробку размерами 170 х
X 150 х 70 мм. Коробка встряхивалась, а затем прикладывалась
открытой стороной к плоскости.
При бросании указанным способом четырехгранных призм со
сторонами 20 х 20 х 40 мм относительная частота падения на какую-
либо из квадратных торцовых поверхностей была равна 0,125.
Расчет соответствующих вероятностей, произведенный по формуле
E.15), либо по формулам C.18) — C.20) дает 2pj = 0,13. В
результате приближенного расчета для этой же детали получаем 2р[ = 0,2.
Аналогичным образом подсчитывались также значения
вероятностей жля трехгранной ~ призмы, получаемой при рассечении куба
диагональной плоскостью на две равные части.
Сопоставление результатов расчета вероятностей для всех трех
деталей с соответствующими относительными частотами,
получаемыми при испытаниях, дано в табл. 4,
77

Таблица 4
Вероятности первой фазы перехода деталей в устойчивое положение
Наименование
деталей
Цилиндрический
валик
Четырехгранная
призма
Трехгранная
призма (полукуб)
Положения
различные
Рг + Рг
h
h + h
k=6
fc=3
p'l+p*
P3+P4
Р'ь
различимые
Pa
Рп
Pa
Рп
Рт
Ро
Рп
Вероятности положений
Расчетные

приближенные
0,24
0,76
0,2
0,8
0,226
0,318
0,456
точные
0,16
0,84
0,13
0,87
0,21
0,327
0,463

Экспериментальная

(относительная
частота)
0,346
0,087
0,018
0,664
0,913
0,982
0,125
0,875
0,137
0,345
0,518
ВЕРОЯТНОСТИ ВТОРОЙ ФАЗЫ ПЕРЕХОДА ДЕТАЛЕЙ ОТ ХАОТИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ В ПЕРВОЕ ОПРЕДЕЛЕННОЕ УСТОЙЧИВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Деталь, расположившаяся на основной ориентирующей
поверхности какой-либо из поверхностей, ограничивающих ее, может
оказаться в одном из бесконечного количества положений, которые она
способна принимать, вращаясь вокруг оси, проходящей через ее
центр тяжести в направлении, перпендикулярном к базису, а
следовательно, перпендикулярном и к основной ориентирующей
поверхности.
Полагая, что все положения детали на основной ориентирующей
поверхности равновероятны, можем выразить вероятность второй
фазы перехода детали в устойчивое положение, т. е. вероятность тогог
что деталь ляжет вдоль направляющей поверхности 1-й стороной базиса*
тогда
где б/ — центральный угол, соответствующий 1-й стороне
основания детали;
78

гъ е2 — углы, на которые деталь должна отклониться от
положения равновесия для того, чтобы, преодолевая силу трения,,
могла повернуться вокруг опорной точки D (фиг. 41).
В качестве силы, движущей деталь по основной ориентирующей
поверхности и поворачивающей ее какой-либо стороной базиса к
направляющей поверхности НП, могут служить силы: тяжести, инерции,,
центробежные, трения, сжатого воздуха, пружин, электромагнита.
Чаще всего движущей силой в процессе автоматического ориентиро-
ВидЕ
Фиг. 41. К расчету вероятностей второй фазы перехода деталей в определенное
устойчивое положение.
вания служит сила тяжести при содействии силы инерции или силы
трения.
Величина углов ei и е2, фигурирующих в формуле C.30),
определяется из уравнений моментов, которые согласно фиг. 41 можно
записать так:
Grx sin a sin ег = fGrx cos а; C.31>
Gr2 sin а sin e2 = fGr2 cos а, C.3 la>
где G — вес детали;
а — угол наклона основной ориентирующей поверхности (ОП);
f — коэффициент трения между деталью и основной
ориентирующей поверхностью;
Гь г2 — проекции на основную ориентирующую поверхность
лучей, соединяющих центр тяжести детали с ее вершинами,
являющимися конечными точками 1-й стороны ее базис~
ной грани.
Сокращая оба уравнения, получаем
sin^ «sine, «j^-
79

~л дальше
E1 = e2 = arcsin^r. E.32)
Таким образом, после подстановки значений углов ех и е2 формула
E.30) будет приведена к виду
6,-2 arc sin j—-
р;=—s—5— E33>
Если базисная поверхность детали симметрична, то, среди ее
сторон имеются стороны различимые и неразличимые. Тогда вероятность
детали лечь вдоль направляющей поверхности какой-либо из
различимых сторон данной грани будет равна
Pip
= ^-(^-2arcsintit) <5-34)
тде С—количество неразличимых стороны данной грани, равное
порядку оси симметрии, перпендикулярной базисной
поверхности.
Как видно из приведенных формул, вероятность второй фазы
перехода детали в первое определенное устойчивое положение зависит
не только от конфигурации детали (центральный угол б/ и порядок
осей симметрии С"), но также от ее физических свойств (коэффициент
трения f ) и от угла наклона основной ориентирующей поверхности а.
Полученные формулы показывают также, что в автоматических
ориентирующих устройствах, в которых действующей силой является
только сила тяжести, детали, находясь даже в разрозненном виде,
могут оказаться после второй фазы ориентирования в неопределенных
положениях. Вероятности этих положений, выражаемые углами ех и
е2, тем больше, чем больше коэффициент трения детали об основную
ориентирующую поверхность и чем меньше угол наклона этой
поверхности.
Вероятности неопределенных положений могут быть уменьшены,
очевидно, только путем уменьшения углов ei и е2, т. е., в первую
очередь, путем увеличения угла наклона основной поверхности и
уменьшения коэффициента трения. Но это не единственный путь. Не
менее эффективными способами уменьшения вероятностей
неустойчивых положений деталей являются:
а) движение деталей вдоль стыка ориентирующих поверхностей
под действием каких-либо сил;
б) относительное движение ориентирующих поверхностей
параллельно линии их стыка;
в) применение дополнительных сил, действующих
перпендикулярно к направляющей поверхности.
Движение детали вдоль линии стыка ориентирующих
поверхностей независимо от природы движущих сил является всегда
эффективным способом уменьшения вероятностей неустойчивых положений
детали, потому что при таком движении движущая сила, преодолевая
,30

трение детали об ориентирующие поверхности, сводит величину
момента сил трения до минимума.
Для обеспечения движения детали вдоль линии стыка
ориентирующих поверхностей под действием силы тяжести, необходимо, чтобы
углы наклона обеих ориентирующих поверхностей были достаточно
большими и составляющая силы тяжести превышала силы трения.
ВидЕ
Фиг. 42. К расчету вероятностей неопределенных и малоустойчивых положений
деталей при наклонном расположении линии стыка.
Как видно из фигуры 42 это требование будет выполнено, если будет
соблюдено условие
G sin a sin Р > fG cos а + fx G sin a cos P, C.35)
где р — угол между линией стыка и линией пересечения основной
ориентирующей поверхности с горизонтальной плоскостью;
fx — коэффициент трения между деталью и направляющей
поверхностью.
Остальные обозначения такие же, как в уравнениях C.31).
После сокращений и соответствующих преобразований, подставив
при этом
k__+fTn. в sinQi
tgQi
COSQi
получим
P. . /COSQi ,
> arc sin tgavl +Qi-
C.36)
Естественно, что неравенство C.36) применимо только при условии
a > р
При соблюдении указанных условий будет происходить не только
скольжение детали по ориентирующим поверхностям, но также и
6 176г
81

поворот ее к направляющей поверхности, если только поворачивающий
момент будет отличаться от нуля, т. е., если
/х • G • sin a cos р • г • cos (($ — е) ± G • sin а cos Р - г • sin ф —
— е) Ф 0. E.37)
После соответствующих сокращений и преобразований
неравенство C.37) запишется так:
Яг±Ф~е)Ф0. C.38)
Так как неравенство C.38) не соблюдается только для одного
определенного значения угла е, а не для диапазона его значений,
то при указанном способе расположения ориентирующих
поверхностей и при достаточной их протяженности неопределенные положения
детали можно считать практически исключенными. Если при этом
угол Р настолько велик,что Р > -убЬ, то, как видно из фиг. 42, деталь,
находящаяся в определенном, но малоустойчивом положении П>
повернется вокруг точки А и расположится стороной / вдоль
направляющей поверхности. Следовательно, при наклонном расположении
линии стыка ориентирующих поверхностей могут быть исключены
не только неопределенные, но и малоустойчивые положения и деталь
будет стремиться занять наиболее устойчивое, преобладающее
положение.
В существующих конструкциях бункерных ориентирующих
устройств встречается часто наклонное расположение линии стыка
ориентирующих поверхностей, обусловливаемое обычно конструкцией
захватного органа и бункера. В некоторых конструкциях, как, например,
в конструкциях БОУ с вращающимися захватными органами, наклон
линии стыка ориентирующих поверхностей может быть переменным
и находиться в пределах 0—90°.
Исключение неопределенных положений деталей может быть
достигнуто также и при горизонтальном расположении линии стыка, если
только будут существовать силы, под действием которых детали могут
перемещаться вдоль линии стыка, как, например, в вибрационных
ориентирующих устройствах, в которых движущими являются
силы инерции. Основной ориентирующей поверхностью в
вибрационных ориентирующих устройствах служит дно лотка, а направляющей
поверхностью может, служить либо боковина бункера (фиг. 43,а),
либо внутренняя боковая стенка лотка (фиг. 43,6). Поворот деталей к
направляющей поверхности происходит под действием силы тяжести G
и при содействии центробежной силы /, которая в зависимости от
положения направляющей поверхности может либо способствовать,
либо противодействовать повороту. В связи с этим в первом случае
угол наклона основной ориентирующей поверхности а можно
сделать небольшим (фиг. 43,а), во втором он должен быть соответственно
увеличен (фиг. 43,6).
Условием поворота детали к направляющей поверхности
является соблюдение неравенства
fxNr cos e ± Nr sin в Ф 0, C.39}
82

где N — нормальная реакция направляющей поверхности;
е — угол между направлением нормальной реакции и радиусом г.
Знаки плюс и минус, фигурирующие в неравенстве, соответствуют
двум возможным направлениям момента нормальной реакции.
Преобразовав неравенство C.39), как и в предыдущем случае,
можем написать:
Qi + e^O. E#40)
Отсюда вытекает, что в вибрационных ориентирующих устройствах
детали, скользящие по лотку в неопределенных положениях, будут
всегда стремиться повернуться к направляющей поверхности и занять
более устойчивые определенные положения.
Фиг. 43. К расчету вероятностей неопределенных положений
деталей на лотках вибрационных БОУ.
Следует при этом отметить, что неравенство C.39) справедливо
только для тех случаев, когда детали скользят по лотку, не отрываясь
от него. Если же движение деталей происходит в отрыве от лотка,
то поворачивающий момент от составляющей силы тяжести исчезает
и ориентирующее действие лотка, показанного на фиг. 43,6, во время
полета деталей прекращается.
Для деталей, * движущихся по лотку, показанному на фиг. 43,а,
поворачивающий момент существует даже во время полета, потому что,
перемещаясь по касательной к окружности бункера, детали,
прижимаются к вогнутой боковине бункера тем сильнее, чем дальше их полет.
Следовательно, поворачивающий момент от нормальной реакции
направляющей поверхности действует в этом лотке при всех режимах
движения деталей.
6* 33

Вероятности появления неопределенных положений деталей на
ориентирующих поверхностях будут приближаться к нулю также и в
тех случаях, когда ориентирующие поверхности перемещаются
относительно друг друга вдоль линии стыка, причем угол наклона
основной ориентирующей поверхности а больше угла трения р. Тогда, как
видно из фиг. 44, деталь независимо от ее положения будет находиться
под действием пары сил, возникающих вследствие трения детали об
основную и направляющую ориентирующие поверхности.
При этом могут существовать два качественно различные случая,
в зависимости от того, которая из сил трения больше. Если сила
трения об основную ориентирующую поверхность Т = fGcos а, больше,
ВаОЕ
Фиг. 44. К расчету вероятностей неопределенных положений деталей
на движущихся . ориентирующих поверхностях.
чем силы трения о поверхность направляющую Тг = f±G since, т. е.,
ecлиtga<ij-, то деталь увлекается основной ориентирующей
поверхностью в направлении ее движения. Тогда согласно фиг. 44, условием
поворота детали к направляющей поверхности будет соблюдение
неравенства
Gsinarsine ±/i<jsinarcose >/Gcosar. E-41)
После преобразования это неравенство может быть приведено к виду
sin(8±ei)>i^L. E.42)
Обозначая черёЬ ei и е2 граничные углы, на которые деталь должна
отклониться от статического равновесного положения для того,
чтобы под действием силы тяжести она начала поворачиваться и легла
стороной / вдоль направляющей поверхности, можем вероятность этого
перехода выразить формулой C.30). ' ' '
Так как из формулы C.42) имеем гх = arc sin ' ^°saQl — qx и
84

е2 = arc sin ^osgl -f q± to после подстановки этих значений в формулу
tg (X
C. 30), для выражения вероятности р[ при движущейся основной
ориентирующей поверхности и при условии tg a < -у- получим:
^=2F^-^-^) = ^F'-2arcsinIe?L)- <5-43)
Как видно из приведенной формулы, значение вероятности второй
фазы перехода детали в определенное устойчивое положение на дви-
f
жущейся основной ориентирующей поверхности при условии tg a < -р
мало отличается от значения этой же веррятности на неподвижных
ориентирующих поверхностях.
Совершенно другой результат получим, если сила трения детали
об основную ориентирующую поверхность будет больше силы трения
ее о поверхность направляющую, т. е., если будет tg а > у-. Тогда, так
как деталь не увлекается движущейся основной поверхностью, имеет
место относительное скольжение между этой поверхностью и деталью.
Поэтому для бокового перемещения или поворота детали на основной
ориентирующей поверхности потребуются минимальные усилия и
деталь, находящаяся в неопределенном положении, останется в этом
положении только в случае равновесия моментов
/Gcosarcose ±<3sinarsine =o, C. 44)
т. е., когда
tg* = tit- <5-45>
При всех других значениях угла г деталь повернется и займет
на стыке ориентирующих поверхностей определенное устойчивое
положение.
Отсюда следует, что для движущейся основной ориентирующей
поверхности, так же как и для случаев движения деталей вдоль линии
стыка ориентирующих поверхностей, вероятность того, что деталь,
лежащая на основной ориентирующей поверхности, расположится
/-й стороной базиса вдоль поверхности направляющей, и будет равна
P'-S-' <5'46>
если только будет соблюдено неравенство tga>~-.
Таким образом, значения вероятностей второй фазы перехода
деталей в первое определенное устойчивое положение на
ориентирующих поверхностях будут чаще всего выражаться формулами C.33)
и C.46). При этом, так же как и в первой фазе перехода, будет иметь
место увеличение вероятностей положений наиболее устойчивых за
счет соответствующего уменьшения вероятностей положений менее
устойчивых.
85

При определенных условиях вероятности малоустойчивых поло-
жений могут приблизиться даже к нулю. Так, например, для tga>-j
плоская прямоугольная деталь длиною / и шириною 6, лежащая на
движущейся основной ориентирующей поверхности и прилегающая
стороной Ь к неподвижной направляющей поверхности, будет
находиться в равновесии при условии
-|Gsina=-/G.cosa. C.47)
Если при этом
т<тк> <5-48>
то вероятности второй фазы перехода детали в определенное
устойчивое положение будут равны
р"ь = 0 и pi = 1.
Тот же результат получится, если указанная деталь под действием
каких-либо сил будет скользить вдоль линии стыка неподвижных
ориентирующих поверхностей, причем ее соотношение размеров будет
удовлетворять неравенство
T</i. (<?-49)
Совершенно иные значения вероятностей второй фазы перехода
деталей в перрое определенное устойчивое положение получим, если
основная ориентирующая поверхность будет являться не плоскостью,
а какой-либо криволинейной поверхностью, например внутренней
поверхностью цилиндра или конуса. Благодаря кривизне таких
поверхностей детали, лежащие на поверхности, оказываются под
действием пары сил, осуществляющей их поворот еще до того, как они
коснулись направляющей поверхности. В этом можно убедиться, если
рассмотреть силы, действующие на деталь, лежащую на
криволинейной поверхности. Так, например, если на цилиндрическую
поверхность с горизонтальною осью бросить произвольно деталь, которую
для упрощения выкладок примем в виде тонкой иглы, то, как видно
из фиг. 45, поворот детали будет происходить во всех случаях, если
только будет соблюдаться неравенство
G2 sin <p2 > / G2 cos ф2- (<?• 50)
Неравенство C.50) может быть приведено к виду
q>2>Q. C.50а)
Отсюда следует, что наибольший угол 8, на который деталь может
отклоняться от направления нижней образующей ориентирующей
поверхности, определится из равенства
2R sin о 2Rf t0 С1ч
sine=——*-zz-f-m C.51)

На основании равенства C.51) можно прийти к выводу, что при
радиусе цилиндрической поверхности R > кг угол отклонения детали
от нижней образующей будет е = -у, а следовательно, нижний участок
ориентирующей цилиндрической поверхности может практически
рассматриваться как плоскость. В действительности ориентирующее
действие цилиндрической поверхности сохраняется и при больших
значениях радиуса кривизны, потому что на наклонных участках
цилиндрической поверхности происходит
скольжение деталей вниз. Благодаря этому
момент от сил трения почти исчезает, и
уже малейший поворачивающий момент
начинает производить поворот деталей,
ориентируя их относительно нижней
образующей. Еще сильнее проявляется
ориентирующее действие цилиндрической
поверхности при наклонном расположении
оси, потому что тогда скольжение
деталей происходит не только поперек, но и
вдоль образующих цилиндра.
Изложенные выше закономерности
остаются в силе и для конических поверхностей
как с горизонтальной, так и с
вертикальной осями.
При горизонтальном расположении оси
используются чаще всего участки
поверхности, значительно отдаленные от вершины
конуса, т. е. с большим радиусом
кривизны (см. фиг. 12). Если
ориентирование на таких поверхностях происходит под
действием силы тяжести, то детали,
скользящие вдоль нижней образующей конуса,
отдаляются от его вершины, в результате чего они оказываются под
действием постоянно уменьшающегося поворачивающего момента.
Поэтому, пренебрегая ориентирующим действием такой поверхности,
практически можно рассматривать ее, как плоскость. Плоскими можно
считать практически также винтовые, конусные и другие
поверхности с большими радиусами. кривизны.
Конические поверхности с вертикальной осью (бункера-воронки)
обладают значительно сильнее выраженным ориентирующим
действием, потому что ориентируемые детали, перемещаясь под действием
силы тяжести к вершине конуса, переходят через участки поверхности
с постоянно уменьшающимся радиусом кривизны. В таких же
условиях оказываются детали и на конических поверхностях с
горизонтальными осями, если под действием какой-либо внешней силы,
например силы сжатого воздуха, движение их происходит в направлении
вершины конуса (см. фиг. 17).
Фиг. 45. К расчету
вероятностей неопределенных
положений деталей на
цилиндрической поверхности с
горизонтальной осью.
87

На основании вышеизложенного можно прийти к заключению, что
в бункерах-воронках детали будут стремиться всегда к вершине
конуса, располагаясь при этом вдоль его образующей наиболее
длинной стороной. Это свойство делает бункера-воронки особо пригодными
для автоматического ориентирования цилиндрических деталей, длина
которых больше их диаметра.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ВТОРОЙ ФАЗЫ
ПЕРЕХОДА ДЕТАЛЕЙ В ОПРЕДЕЛЕННОЕ УСТОЙЧИВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Для проверки правильности сделанных предпосылок и
произведенных на их основании расчетов вероятностей второй фазы перехода
деталей в определенное устойчивое положение были произведены три
серии опытов.
Первая серия опытов производилась на неподвижных
ориентирующих плоскостях с горизонтальной линией стыка. В качестве
ориентирующих плоскостей использовались фанерные и стекляные листы
размерами примерно 500 X 700 мм, а в качестве ориентируемых
деталей применялись призматические и цилиндрические детали
различных форм и из различных материалов, главным образом
металлические, пластмассовые и деревянные. Кроме деталей,
использовавшихся в предшествующих опытах2 применялись дополнительно детали
формы параллелепипеда со сторонами 55Х35Х 15жж, а также
детали плоских форм правильных и неправильных треугольников и
четырехугольников толщиною 0,5, 2 и 4 мм.
Детали укладывались в коробки по одной или по несколько штук
и после встряхиваний выбрасывались на одну из ориентирующих
поверхностей. Под действием силы тяжести детали устремлялись ко
второй ориентирующей поверхности и принимали различные
определенные и неопределенные положения.
Все определенные устойчивые положения, в которых
призматические детали лишались пяти степеней свободы, были соответственно
пронумерованы. Неопределенные положения обозначались теми же
номерами, что и положения определенные. При этом номер
определенного положения присваивался всем тем положениям
неопределенным, которые при отсутствии трения сразу бы перешли в данное
определенное положение.
Коэффициенты трения покоя и движения определялись
экспериментально для каждого сочетания ориентирующих поверхностей и
деталей. Конечные результаты коэффициентов трения принимались как
средние нескольких испытаний.
Углы наклона ориентирующих поверхностей измерялись с
помощью угломера с точностью до 10'. Испытания производились при
трех различных наклонах основной ориентирующей поверхности: 30°,
45s и 60°.
Для каждой принятой для испытаний детали единичные и
групповые броски продолжались до тех пор, пока количество единичных
испытаний не достигало* 250—300. При этом учитывались только те
88

испытания, в которых детали падали на основную поверхность
определенными, заранее заданными поверхностями, обычно поверхностями
наибольшей протяженности. Это делалось с целью исключения
влияния вероятностей первой фазы перехода. Кроме того, исключались
также испытания, в которых детали на стыках ориентирующих
поверхностей соприкасались друг с другом, отнимая этим друг у друга
возможность свободных поворотов.
В результате ряда произведенных опытов можно было
констатировать следующее.
1. Частоты появления тех или иных положений во второй фазе
перехода деталей в определенное устойчивое положение хорошо
согласуются с вероятностями, расчитанными по формуле C.33);
2. Почти полное совпадение экспериментальных данных с
расчетными получается, если для коэффициента трения, фигурирующего в
формуле C,33), принять некоторое среднее значение коэффициентов
трения движения и покоя.
3. Частоты появления отдельных положений детали как
определенных, так и неопределенных зависят не только от параметров
формулы C.33), но также от способа бросания и расстояния места падения
детали от линии стыка, что, по-видимому, обусловлено силами
инерции, действующими на детали в момент прилегания их к
направляющей поверхности.
Вторая серия опытов проводилась с целью определения величины
момента, необходимого для поворота детали, скользящей по основной
ориентирующей поверхности. Теоретически этот момент принимался
равным нулю. Это делалось на том основании, что всякий момент может
быть выражен в виде пары сил, в частности пары сил,
перпендикулярных к направлению скольжения детали. Допуская, что эти силы
пересекают две точки, в которых сконцентрирована вся масса детали,
сводим задачу о моменте к задаче о силе, которая действует на
скользящую точку перпендикулярно к направлению ее скольжения. Так как
уже малейшая поперечная сила, действующая на скользящую с
равномерной скоростью материальную точку, производит в результате
сложения сил поперечное смещение точки, то и малейший момент,
действующий на скользящее тело, должен производить его поворот.
Опыты производились следующим образом. К плоской детали
прикреплялась прочно тонкая стальная проволока, проходящая через
центр тяжести детали. Верхний конец проволоки прикреплялся к
планочке с заостренным концом, выполняющей роль указателя угла
закручивания проволоки. При диаметре проволоки 0,4—0,5 мм длина
ее выбиралась так, чтобы деталь, покоящаяся на плоскости, начала
поворачиваться при угле закручивания равном 4я — 6я. Во избежание
подтягивания детали проволока закручивалась всегда в слегка
изогнутом состоянии.
Так как угол закручивания проволоки прямо пропорционален
приложенному к ней моменту, то, зная величину момента трения
покоя и величину соответствующего этому моменту угла
закручивания, можно было путем измерения угла закручивания верхнего конца
89

проволоки легко определять величину моментов, прикладываемых к
детали. Перемещение детали по плоскости производилось посредством
тонкой шелковой нити, привязанной к проволоке.
Опыты показали, что приложение к детали момента,
соответствующего повороту верхнего конца проволоки на некоторый даже
весьма небольшой угол, производит поворот детали на такой же угол,
если только деталь начинает скользить по поверхности.
Таким образом, опыт подтвердил, что детали, скользящие по
поверхности, начнут поворачиваться на этой же поверхности, если они
будут находиться под действием хотя бы малейшего момента.
Третья серия опытов производилась с целью непосредственного
определения стабильности неопределенных положений движущихся
деталей. Опыты проводились путем визуальных наблюдений деталей,
укладываемых вручную на ориентирующих поверхностях для случаев,
показанных на фиг. 42—44.
В результате многочисленных наблюдений можно было
констатировать, что детали, скользящие вдоль линии стыка ориентирующих
поверхностей, переходят постепенно из неопределенных в
определенные положения, причем этот переход происходит тем быстрее, чем
больше момент, действующий на деталь. Следовательно, для
указанных случаев вероятности второй фазы перехода деталей в
определенное устойчивое положение будут выражаться формулой C.46).
ВЕРОЯТНОСТИ ОТСУТСТВИЯ ПОМЕХ ПРИ ПЕРЕХОДЕ ДЕТАЛЕЙ
В ПЕРВОЕ ОПРЕДЕЛЕННОЕ УСТОЙЧИВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Изложенные выше расчеты вероятности первой и второй фаз
перехода деталей в определенное устойчивое положение производились
при условии, что количество деталей на ориентирующих поверхностях
невелико, так что детали, находясь в разрозненном виде, не
ограничивают друг другу свободы движений. С увеличением количества
деталей на ориентирующих поверхностях условия автоматического
ориентирования резко ухудшаются, так как значительно уменьшается
вероятность р"^ того, что деталь, двигаясь на ориентирующих
поверхностях, не встретит препятствий для своего движения со стороны
других деталей. Эти препятствия могут, в основном, возникать потрем
причинам:
а) вследствие давления верхних слоев деталей на нижние,
лежащие на основной поверхности;
б) вследствие того, что на линии стыка ориентирующих
поверхностей могут находиться уже другие детали, расположенные правильно
или неправильно;
в) вследствие сцепляемости деталей, т. е. свойства деталей при
соприкосновении лишать друг друга определенного количества степе-
лей свободы.
Точный, строго обоснованный расчет вероятности р™ не
представляется возможным, потому что зависимости между значением этой
вероятности и факторами, на нее влияющими, весьма сложны и выразить
?0

их с достаточой точностью и полнотой нет возможности. Поэтому мы
ограничимся только приближенными расчетами, принимая во внима-
ние лишь те параметры, от которых величина вероятности рт зависит
вне всякого сомнения, и характер этой зависимости, хотя бы в первом
приближении, может быть выражен некоторой математической функцией.
Наиболее просто может быть учтено в расчетах влияние давления
верхних слоев деталей на нижнюю деталь, лежащую непосредственно
на основной ориентирующей поверхности. Это влияние может быть
отражено непосредствено в формуле C.30) путем подстановки
соответствующих значений для угла е. Принимая, например, что над
деталью, показанной на фиг. 41, находится еще п— 1 слоев других
деталей и что повороту нижней детали мешает не только трение об
основную поверхность, но также и трение о детали, лежащие сверху,
можем^ для выражения угла е исходить из уравнения равновесия
G sin a r sin е = nG cos а fr + (n — 1) G cos ар г, C.52)
где ? — коэффициент трения между поверхностями деталей.
Отсюда получим
8 = arcsin-^±^-^'. E.53)
tga Л '
В частности, для / = f имеем
'e = arcsin.^=^. C.54)
Следовательно, вероятность второй фазы перехода в определенное
устойчивое положение детали, находящейся под давлением п — 1
деталей, лежащих сверху, будет
pI = 2-L(Si_2arcsin^±^i)Z'). E.55)
Анализируя формулы C.53—3.55), можно констатировать, что с
увеличением количества слоев деталей на ориентирующих
поверхностях подвижность нижнего слоя резко уменьшается, в результате чего
вероятности второй фазы перехода деталей в определенное устойчивое
положение быстро приближается к нулю. Так, например, для / = /'=--
= 0,3 и а = 45° pi приближается к нулю уже при двухслойном
расположении деталей. При других значениях коэффициентов трения и
угла а результаты будут соответственно иными.
Более сложную задачу, чем учет влияния давления верхних слоев
деталей, представляет собой расчет вероятности рытого, что деталь
при своем повороте к направляющей поверхности не упрется в
соседнюю деталь, перемещающуюся к направляющей поверхности
одновременно с первой. Основными факторами, от которых зависит
значение вероятности р'„, являются, очевидно, форма ориентирующих
поверхностей и форма ориентируемых деталей.
Что касается формы ориентирующих поверхностей, то в данном
случае существенное значение имеет не столько отклонение от плоскости
91

основной и направляющей поверхностей, сколько характер их стыка.
По характеру стыка все существующие ныне типы автоматических
ориентирующих устройств можно разделить на две качественно
различные группы, а именно: БОУ с линейным стыком и БОУ с точечным
стыком. К первой группе можно отнести все существующие
ориентирующие устройства за исключением бункеров-воронок, ко второй —
бункера-воронки. Форма и наклон линии стыка ориентирующих
поверхностей на значение вероятности рт влияют менее существенно и
поэтому в расчетах, которые могут быть только приближенными,
учитываться нами не будут.
Более существенное влияние на значение вероятности рт' может
оказывать в определенных условиях наклон ориентирующих
поверхностей и, главным образом, наклон направляющей поверхности. Это
влияние необходимо учитывать в тех ориентирующих устройствах с
линейным стыком, в которых детали могут соскальзывать к линии
стыка как по основной, так и по направляющей ориентирующих
поверхностей. Если при этом форма ориентируемых деталей такова, что
преобладающие положения их в обоих случаях различны, то детали,
соскользнувшие к линии стыка по направляющей поверхности, не
будут извлекаться захватным органом. При недостаточно эффективном
ворошении количество неправильно расположенных деталей на линии
стыка будет возрастать. А так как неправильно расположенные детали
преграждают доступ к линии стыка другим деталям, которые могли
бы на линии стыка занять положение правильное, то вероятность Рт'
постепенно уменьшается, а следовательно, эффективность
автоматического ориентирования падает.
Естественно, что такое положение не может считаться
нормальным, и поэтому для исключения его при проектировании новых
ориентирующих устройств необходимо правильно оформлять
ориентирующие поверхности, придавая направляющей поверхности при
надобности наклон 90—95°. В качестве примеров правильного
оформления ориентирующих поверхностей в зависимости от формы деталей
могут служить автоматические ориентирующие устройства карман-
чикового типа, показанные на фиг. 46. В этих устройствах роль
направляющей поверхности исполняет, как правило, внутренняя
поверхность боковины бункера, а основной поверхностью служит
поверхность захватного диска или поверхность днища (если захватный
орган имеет вид кольца). Детали, насыпанные навалом в бункер,
располагаются над обеими ориентирующими поверхностями, на
которых каждая может выполнять роль основной, в зависимости от того,
на которую из них детали попадают раньше.
Если ориентируемые детали имеют вид цилиндрических стержней»
то, на какую бы из ориентирующих поверхностей они раньше не
ложились, они всегда имеют возможность, хотя и неодинаковую, лечь
образующей вдоль линии стыка. Поэтому наклон направляющей
поверхности в данном случае имеет менее существенное значение и
ориентирующие поверхности могут быть оформлены согласно фиг. 46,а.
92

Для плоских деталей, в том числе и цилиндрических шайб, наклон
направляющей поверхности имеет большое значение и правильным
будет только такое выполнение ориентирующих поверхностей, какое
показано на фиг. 46,6 или 46,в.
Полагая, что во всех автоматических ориентирующих
устройствах ориентирующие поверхности с линейным стыком выполнены
правильно, можно исключить - большинство факторов, влияющих на
значение вероятности р^', и считать
доминирующим фактором соотношение размеров детали.
К решению вопроса о том, как влияет
соотношение размеров на значение вероятности р^,
можно подходить по-разному. Так, например, для
ориентирующих устройств с линейным стыком
можно исходить из предположения, что детали,
находящиеся в скученном виде, будут тем
меньше мешать друг другу при переходе от
хаотического состояния в первое определенное
устойчивое положение, чем меньшими будут
линейные относительные перемещения прилегающих
друг к другу деталей, необходимые для того,
чтобы одна из них могла совершить поворот
вокруг соответствующей оси, переходящей
через ее центр тяжести. Очевидно, чем меньше
будет разница между наибольшим и наименьшим
расстояниями точек детали от центра тяжести,
т. е. чем больше деталь по своей форме будет
приближаться к шару, тем меньшими будут
относительные перемещения прилегающих друг к
другу деталей при их поворотах. Отсюда следует,
что с приближением соотношения размеров детали к единице должно
будет приближаться к единице также и значение вероятности р^-
Если же значение соотношения размеров будет отдаляться от единицы»
приближаясь к нулю или к бесконечности, то соответственно должно
будет приближаться к нулю и значение вероятности рт-
Таким образом, в качестве первого приближения можно написать:
Рт = " == ~ == ~ » C* 56)
Т
где Z — соотношение пары размеров базисной поверхности детали,
принимаемое всегда как соотношение большего размера / к
меньшему Ь.
Несколько иное выражение для вероятности р™ получим, если
будем исходить из предположения, что деталь, находящаяся в массе
других деталей на стыке ориентирующих поверхностей, с
достоверностью перейдет в определенное устойчивое положение, прилегая 1-й
стороной базиса к направляющей поверхности, если в момент при-
Фиг. 46. Способы
увеличения угла наклона
направляющей
поверхности.
93

ближения к линии стыка /-я сторона базиса детали не будет
отклоняться от направляющей поверхности более чем на угол #, при
котором помехи со стороны прилегающих деталей будут исключены (фиг.
47). Так как вероятность того, что сторона детали / не будет откло-
2Ф
няться от линии стыка более чем на угол fy, равна ^г, то согласно
изложенному выше можно напи-
l J^ \ | | | сать:
Ркр1рт=рк-^- C.57>
Приняв pi = -^г, получим
Фиг. 47. К расчету вероятности отсутствия
помех при переходе деталей в
определенное устойчивое положение.
Рт<:-
2d,
C.58)
причем угол #/ во всех случаях должен удовлетвоять требованиям
-^>fy<arcsin-y-- C.59)
В частности, для плоских прямоугольных пластин формула C.58)
примет вид
arc sin -y
р"т= Г. ! C.60)
arc tg j
Иное выражение для вероятности р'? в автоматических
ориентирующих устройствах с линейным стыком можно получить, если в
качестве меры для выражения этой вероятности принять наиболее
вероятное количество деталей, которые, находясь в скученном виде,
будут одновременно касаться линии стыка. Так как наиболее вероят?
ное количество деталей, касающихся одновременно линии стыка,
будет некоторым средним значением пс между наибольшим коли*
чеством nmax == -г- и наименьшим количеством nmin = -кг, то, при-
. 2/
нимая, например, в качестве среднего пс = / ь и полагая, что
вероятность наличия помех q^ будет прямо пропорциональна суммарной
избыточной длине деталей, касающихся одновременно линии стыка,
отнесенной к самой длине линии стыка, можем написать:
qm = l-pm=-S-—^-"-r-.lm C.61)
L l+b
Отсюда искомое значение вероятности р™ будет
2/ 2
Рт = 1 — Ят =2-
l + b
>+f
{З.Щ

Формуле C.60) можно придать более общий вид, если написать:.
Рт =
а—1+-
C.63)
где а — параметр, который может принимать значения любых целых
или дробных чисел, больших нуля. В частности, для а = 1 формула
C.63) превращается в формулу C.56), если же в качестве параметра
а принять число 0,8, то значения, получаемые по формуле C.63),
становятся весьма близкими значениям вероятности р™9 получаемым
по формуле C.58).
Сопоставление результатов, получаемых по всем трем
выведенным формулам для плоских прямоугольных пластин, даны на фиг. 48,
из которой видно, что. несмотря на совершенно различный подход.
0,б\
Щ
н
d
0,1
°Q 1 2 3 4 5 6 7 в 9 10 11 12 13 К 15 16 17
—i
Фиг. 48. Кривые значений вероятностей отсутствия помех, рассчитываемых
тремя различными способами:
2^/1 rSJ-3
ml m
arc sin -r-
arc tg -r~
3~PJ
1 +-
при определении вероятностей р'? и сугубо приближенный характер
расчетов, результаты полунаются сравнительно сходными, особенно
для формул C.56) и C.58).
Для автоматических ориентирующих устройств с точечным
стыком, т. е. для бункеров-воронок, формулы C.56), C.58) и C.63) не
пригодны; потому что условия ориентирования деталей в бункерах-
воронках другие, чем в ориентирующих устройствах с линейным
стыком. Как уже отмечалось выше, детали в бункерах-воронках
располагаются у вершины конуса наиболее длинной стороной вдоль
95

образующей. Если детали имеют цилиндрическую форму, для которой
бункера-воронки наиболее широко применяются,. то, как бы они не
ложились на коническую поверхность, самая нижняя деталь всегда
примет у вершины конуса положение Jf, показанное на фиг. 49.
Вторая ближайшая к выходу деталь будет находиться в диаметральном
положении 2. Деталь 3 и все последующие детали находятся на более
удаленном положении от выхода. Поэтому можно считать, что в
бункерах-воронках вероятности первой и второй фаз перехода
цилиндрических деталей в определенное устойчивое положение при вершине
конуса практически
равны единице.
Правда, для коротких
деталей, длина /
которых меньше диаметра
отводящей трубки Ь,
существует некоторая
вероятность того, что
деталь ляжет поперек
трубки, как показано
ца фиг. 50. Так как
лежащая поперек
трубки деталь
является препятствием для
других деталей занять
на выходе из бункера
правильное
положение, то до тех пор,
пока она не будет*
удалена из трубки
движущейся массой других деталей, выдача деталей из бункера
прекратится. Очевидно, что чем глубже опускается в трубку
поперек лежащая деталь, тем труднее ее из трубки удалить. Если же
деталь опускается в трубку на глубину, близкую половине своего
диаметра, то извлечение ее массой других деталей станет
невозможным, и, следовательно, станет невозможной « выдача деталей из
бункера.
Таким образом, мы приходим к заключению, что вероятность р["
отсутствия помех при ориентировании деталей в бункерах-воронках
сбудет выражаться функцией pj" = /(Л), значение которой для h = 0
равно единице, а для h = у равно нулю. Таких функций может
существовать бесконечно много, и поэтому было бы естественным в
качестве некоторой средней принять линеййую зависимость, полагая,
•что вероятность наличия помех будет
Фиг. 49. Схема
расположения деталей у
входа в приемную,
трубку
бункера-воронки.
Яг = 1—Pi =T-
C.64)
'96

Так как согласно фиг. 50 глубина опускания поперек лежащей
детали
h = ±-\V<P + P-D\
то после соответствующих постановок для выражения вероятности
отсутствия помех вследствие застревания деталей в трубке в качестве
первого приближения получим выражение
Р7 = 1 -Яг = j/l +(-jJ-<& C.65)
где ат = -д число больше единицы и меньше двух, выражающее
требование, чтобы отводящая трубка была возможно широкой, но не
пропускала параллельно двух деталей.
Более точным выражением вероятности р'" будут несомненно
функции, отражающие то обстоятельство, что удаление из отводящей
трубки поперек лежащей детали с помощью движущейся массы
других деталей практически невозможно уже и в том случае, когда
глубина залегания детали еще не полностью достигла половины ее
диаметра. Поэтому в качестве второго приближения для выражения
вероятности отсутствия помех можно бы принять, например,
функции
ir-sinf -dn[^(l-j/l+(j/-«»)]<! E.66)
7 1760
97

пли
ft -М-г» =
(/|+(тм
1т
1,
C.67)
{3.67а>
где т — некоторое число больше единицы.
В частности, для т = 2 мы получили бы
Избрав для выражения вероятности р'[' ту или иную из
приведенных функций, мы должны одновременно принять во внимание, что
помехи для перехода
деталей в
определенное устойчивое
положение на выходе из
отводящей трубки
бункера-воронки могут
возникнуть также и в
том случае, если
находящиеся у выхода
детали вследствие
большой длины не
смогут выпасть из
трубки. Так как
свободное выпадание
деталей из отводящей
трубки
бункера-воронки зависит от
величины
опрокидывающего момента, который, в свою очередь, прямо пропорционален
расстоянию х центра тяжести детали от стенки отводящей трубки (фиг.
51), то для выражения вероятности отсутствия помех при выпадании
деталей из трубки вследствие удерживания их массой лежащих сверху
деталей можно, очевидно, принять соотношение
р2 =§. E.68)
Но согласно фиг. 51, величина плеча х равна
x = D — Ь — т = D — d sin a —^cos (а + Р).
cos (а -f Р) = cos а cosP — sin а sin (J,
cosP^tt- и sinP=7T-,
\2
V
5
1k/
—*¦
\ b \т
- Р
1 1
4\J1
/1 "^Ф»
X
Y
Фиг. 51. К расчету вероятности отсутствия помех при
выпадании деталей в приемную трубку
бункера-воронки.
Так как
то
х = D — d sin a — -к (/ cos а — d sin а) = D — у (/ cos а + d sin а).
98

Следовательно, после соответствующих подстановок и сокращений
для выражения вероятности р^' получим уравнение
Ра' = 2 — -i-/i-cosa' + sin a') > 0, C.69)
где a' = a + ад a^ = 0° -г- 20° — дополнительный угол наклона
детали (за счет подъема штифтом), зависящий от длины
детали, а также от размеров и расположения штифта.
a — угол наклона к горизонту образующих конической
поверхности бункера.
Таким образом, вероятность р™ того, что процессу автоматического
ориентирования цилиндрических деталей в бункерах-воронках не
помешает ни слишком малая, ни слишком большая длина деталей,
согласно теореме умножения вероятностей будет, если воспользоваться
уравнением C.67а), равна
Рт = р7р7 = [ 1 + D / - <*] • [2 - ^г (-гcos a' +sin a')] • & 7°)
Ввиду того, что приближенные функции, выражающие вероятности
Pi" и Pg", могут иметь произвольные значения, они должны
применяться только для такого диапазона аргументов, для которого значения
этих функций не будут больше единицы и меньше нуля. Для
аргументов выше и ниже указанного диапазона следует принимать
соответственно pj"= Ръ'— * и Р\'= ^2,== 0#
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ПОЛОЖЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ ВДОЛЬ
ЛИНИИ СТЫКА ОРИЕНТИРУЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Как уже отмечалось выше, вероятности отдельных положений
деталей на линии стыка ориентирующих поверхностей зависят от ряда
факторов, в том числе от толщины слоя ориентируемых деталей.
Поэтому во всех тех конструкциях ориентирующих устройств, в которых
толщина слоя деталей на различных участках линии стыка различна,
вероятности одного и того же положения будут иметь вдоль линии
стыка различные значения. В качестве примера, иллюстрирующего
сказанное, может служить хотя бы автоматическое ориентирующее
устройство карманчикового типа с вращающимся дискообразным
захватным органом, показанное схематически на фиг. 52.
Так как в этом устройстве днище бункера и поверхность
захватного диска наклонены к горизонту под углом а, а детали насыпаются
в бункер только в таком количестве, чтобы ими не закрывалось больше
половины поверхности диска, то пространство, занимаемое деталями
в состоянии покоя, представляет собой клиновидный отрезок цилиндра
(цилиндрическую подкову) А ВСЕ,
В процессе работы ориентирующего устройства масса деталей
увлекается диском в направлении его вращения, в результате чего
линия уровня заготовок А—В смещается в положение Ах—В±. Бла-
7*
99

годаря этому на рабочем участке линии стыка, которым является
нижняя половина линии пересечения цилиндрической поверхности
боковины бункера с поверхностью диска, оказывается свободный от
деталей отрезок М—А[. На этот отрезок попадают периодически
разрозненные детали, отрывающиеся от общей их массы в верхней
части бункера. На остальном участке линии стыка детали образуют
клиновидный слой, толщина которого в различных местах различна.
Таким образом, вероятность какого-либо различимого положения
детали на участке линии стыка М—Аг будет наибольшей и согласно
формуле C.34) будет равна
Д^-Р^-&(в|-2««Ч?г) L {3'7l)
На остальных участках линии стыка эта вероятность в
соответствии с формулами C.6), C.55) и C.62) выразится равенством
Д*г - thP § (б, - 2arc sin nf + *~l)f') -*т <5' 72>
~f~ ъ
100

Подставляя в последнюю формулу значения для п и Д можно
убедиться, что почти для всего участка Аг — Вг вероятность pipr
будет равна или почти равна нулю. Однако, если учесть, что ширина
кармана в захватном органе В больше ширины детали b и для
обеспечения западания детали в карман нет необходимости, чтобы она
плотно прилегала к направляющей поверхности, то деталь можно
считать достаточно правильно
ориентированной и в том случае, если
она будет отклоняться от
направляющей поверхности на некоторый
небольшой угол О,
обусловленный шириной кармана.
Следовательно, вероятность того, что
деталь будет находиться на стыке
ориентирующих поверхностей в
положении, благоприятном для зах- фиг 53 к
вата, выразится соотношением
расчету минимального
значения вероятности Р/л.
Pip = С'ркС — .
C.73)
Так как согласно фиг. 53,
# = y — Р = arc sin
Vi* + i
•arctg-j-,
то вероятность pip даже для участка Аг — Вг будет не меньше
Ptomln =С'Р«*1Г (аГС 31П YWW ~ аГС tg "Г") * E" ?4>
Таким образом, характер распределения вероятностей положений
для всего рабочего участка линии стыка ориентирующих
поверхностей дискового карманчико-
/ 23456769 10
i -КО
L~~T
~t7
рц рр^ вого ориентирующего
устройства будет, примерно, таким,,
как показано на фиг. 54.
Для других типов
автоматических ориентирующих
устройств характер
распределения вероятностей будет
соответственно иным. В
частности, например, для
секторных или шиберных
ориентирующих устройств
кривая распределения будет иметь
форму горизонтальной
прямой, потому что в этих ориентирующих устройствах на всем
протяжении линии стыка значения вероятностей pin постоянны.
Контроль правильности всех выведенных выше формул, и в
особенности формул, выражающих вероятности отсутствия помех в про-
Фиг. 54. График распределения
вероятностей Pin.
10*

цессе автоматического ориентирования, целесообразно производить
путем сравнения расчетных и экспериментальных значений
производительности автоматических ориентирующих устройств или, что одно
и то же, путем сравнения расчетных и экспериментальных значений
коэффициентов отдачи, которые, как будет показано ниже, находятся
в прямой функциональной зависимости от вероятностей положений
деталей на стыках ориентирующих поверхностей.
ЗАХВАТЫВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ В АВТОМАТИЧЕСКИХ
ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ
Основные и совмещенные функции захватных органов
Как уже отмечалось выше, основной функцией каждого
захватного органа является захватывание деталей, т. е. рассоединение их и
извлечение из навала по одной штуке или порциями. Так как
извлечение деталей из навала связано всегда с перемещением их в
пространстве, то всякий захватный орган можно рассматривать как
специальный транспортирующий механизм, форма и размеры которого
соответствуют форме и размерам ориентируемых деталей.
Принципиально захват деталей может осуществляться как на
неориентированных, так и на частично или полностью
ориентированных деталях. Если детали должны извлекаться из навала в
ориентированном виде, то захватный орган должен являться одновременно
и контрольно-исполнительным органом, проверяющим правильность
положения деталей и извлекающим из навала только детали
правильно ориентированные. Для осуществления контроля правильности
положений деталей элементы захватных органов выполняются, как
правило, в виде специальных жестких калибров, как, например,
крючков, карманов, щелей и т. п., перемещающихся вдоль или поперек
стыков ориентирующих поверхностей.
В автоматических ориентирующих устройствах, в которых детали
захватываются в неориентированном виде, как, например, в
некоторых типах барабанных БОУ (фиг. 8) или в вибрационных
ориентирующих устройствах, контрольно-исполнительные органы, имеющие и
здесь форму соответствующих жестких калибров, располагаются
вдоль транспортирующих лотков.
Захватные органы, совмещающие функции контроля правильности
положения деталей, могут обладать большей или меньшей
селективностью, т. е. способностью извлекать из навала только те детали,
которые оказались на стыке ориентирующих поверхностей в
определенных положениях. Чем меньше количество положений, в которых
детали могут извлекаться захватным органом, тем выше
селективность и наоборот. В основном, для уменьшения количества этапов
вторичного ориентирования целесообразно стремиться к повышению
селективности захватного или вообще контрольно-исполнительного
органа, но так как селективность зависит не только от конструкции
этих органов, но также и от формы деталей, то произвольное увеличе-
Ш2

ние селективности не всегда оказывается возможным. Естественно,
что с повышением селективности захватного органа уменьшается
количество извлекаемых в единицу времени деталей, а этим самым
уменьшается производительность ориентирующего устройства.
Поэтому для повышения производительности автоматического
ориентирования может оказаться иногда более выгодным уменьшить
селективность захватного органа, но в то же время применить механизмы
для активного вторичного ориентирования.
Производительность захватных органов и производительность
автоматических ориентирующих устройств
Каким бы ни был принцип действия автоматического
ориентирующего устройства, производительность его всегда будет меньше
производительности его захватного органа, потому что
ориентирующее устройство не может выдать в единицу времени больше
ориентированных деталей, чем их сможет извлечь из навала захватный орган.
Наибольшее количество деталей, которые могут быть извлечены
захватным органом в единицу времени, является всегда величиной
точно определенной, зависящей от вместимости захватного органа и
количества рабочих циклов, совершаемых им в единицу времени.
Так, например, для вращающихся захватных органов наибольшее
количество деталей, извлекаемых в единицу времени, будет
Qmax = zn tum/мин, C. 75)
где z — количество карманов, крючков или других элементов
захватного органа, или вообще наибольшее количество деталей,
вмещающихся в захватном органе;
п — количество оборотов или количество рабочих циклов
захватного органа в минуту.
~ яО 100(Ь
Так как z = гг— и п = -^- , то после подстановки получим
для наибольшей производительности захватного органа выражение
Л nD ЮОО0 ЮООо , /0 „v
Qmax = jj- • -^Г = T+T Ш«Ч™"> (*• 76)
где D — диаметр окружности, по которой расположены детали, в мм;
I — длина деталей в мм\
а — длина промежутка между двумя смежными деталями в
захватном органе;
v — окружная скорость захватного органа в м/мин.
Как уже отмечалось, фактическая производительность захватного
органа всегда меньше максимальной, потому что детали могут
находиться на ориентирующих поверхностях в различных положениях и
тот или иной элемент захватного органа, пройдя сквозь толщу деталей,
может*не встретить на своем пути деталей в положении,
благоприятном для захвата. Поэтому некоторые элементы захватного органа,
совершившего полный рабочий цикл, могут оказаться незаполнен-
103

ными. Наиболее часто будет оставаться незаполненным некоторое
среднее количество мест, зависящее от. вероятности положения, при
котором возможен захват детали. Число, показывающее, в каком
соотношении находятся среднее и максимальное количество деталей,
извлекаемых захватным органом в единицу времени, называют обычно
коэффициентом заполнения или коэффициентом отдачи захватного
органа. Во всех случаях, когда захватный орган выполняет
одновременно роль органа контрольно-исполнительного и извлекаемые им
детали не требуют дальнейшего ориентирования, коэффициент
заполнения захватного органа является одновременно коэффициентом
отдачи первичного ориентирования и коэффициентом отдачи всего
автоматического ориентирующего устройства. Тогда средняя
производительность захватного органа, а следовательно, и средняя
производительность автоматического устройства
Q = znk = l v k mm/мин, E. 77)
где k — коэффициент заполнения.
Распределение вероятностей захвата деталей в автоматических
ориентирующих устройствах
Во всех изложенных выше расчетах вероятностей принималось как
очевидное, что несмотря на непрерывную выдачу деталей из бункера
вероятности положений остаются практически постоянными,
изменяясь соответствующим образом только со значительным изменением
их количества в бункере. Отсюда можно было сделать вывод, что
коэффициент заполнения, являющийся, по сути, вероятностью захвата
деталей захватным органом, а следовательно, прямо пропорционально
зависящий от вероятностей их положений на стыке ориентирующих
поверхностей, будет на протяжении некоторого времени также
практически оставаться постоянным и будет соответственно изменяться с
уменьшением количества деталей в бункере. Таким образом, каждый
рабочий цикл захватного органа можно было рассматривать как
одно из ряда независимых испытаний Бернулли, для которых
вероятность извлечения деталей является практически постоянной и
равной коэффициенту заполнения. А так как значения случайных
величин, получаемых при испытаниях Бернулли, распределяются по
биномиальному закону, то этому же закону должен подчиняться и
процесс выдачи деталей из бункера элементами захватного органа.
Следовательно, вероятность Pz{m) того, что за один рабочий цикл
захватного ргана с z элементами будет выдано из бункера т деталей, должна
выражаться формулой
Р2 (т) = C?km A — k)z~m, E.78)
где С? = т] _ биноминальный коэффициент;
k — коэффициент заполнения.
104

Как известно из теории вероятностей, при большом количестве
испытаний Бернулли и малых значениях вероятности появления
случайной величины, распределение значений этой величины
подчиняется закону Пуассона, называемому также «Законом редких явлений».
Поэтому для малых значений коэффициента заполнения вероятность
того, что за один рабочий цикл захватного органа с z элементами
будет выдано из бункера т деталей, должна быть равна
Pz(m)^e-" = «?e-*, C.79)
где М = kz — математическое ожидание количества деталей,
извлекаемых захватным органом за один рабочий цикл.
Для проверки выдвинутых гипотез произведем сравнение
теоретического и статического распределения для наиболее характерных
типов автоматических ориентирующих устройств. В качестве
критерия согласия распределений используем критерий X2 Пирсона.
Так, например, для дискового карманчикового ориентирующего
устройства с 16 карманами и наклоном диска а = 40° при загрузке
стальных цилиндрических валиков диаметром 9 мм и длиною 36 мму
совершающего 10 об/мин за 8 мин работы, т. е. за 80 рабочих
циклов, были получены следующие количества деталей, извлекаемых за
один рабочий цикл.
Количество извлеченных
деталей/л 9 10 11 12 13 14 15 16
Частота извлечения Mi ... 0 0 1 3 9 17 26 24
Относительная частота
извлечения Pi = J- 0 0 0,0125 0,0375 0,112 0,213 0,325 0,300-
Как видно из приведенных данных, за 80 рабочих циклов была
извлечено всего
Q- И .1 + 12-3+13.9 + 14 • 17+ 15-26 4 16-24= 1176
деталей, в то время как максимальное количество деталей, которые можно
было бы извлечь за этот же период времени, Qmax = 16 • 80 = 1280.
Следовательно, коэффициент заполнения указанного
ориентирующего устройства
*--?- -1^ = 092
* ~ С™.. - 1280 u'yz'
Соответствующие вероятности извлечения различных количеств
деталей, рассчитанные по формуле C.78), равны:
р1б = Р16 A6) = JgL 0,92i6 . о,08° = 0,263;
fts = Pie A5) = jiJL 0,92is. o,08i = 0,366;
Ш

16!
Pi4 - Ры (И) = -^г 0,94" • 0,082 = 0,239
1412!
16!
ft* = Ри A3) = тщу 0,92" • 0,08s « 0,097:
fti = Pu A2) = -^ 0,92« • 0,08* = 0,027;
fti = ^ie A1) = tS[ 0,92" • 0,08* = 0,008
m=16
УР(т) = 1,000.
*1Q
m=0
Сопоставление кривых распределения теоретических вероятностей
с соответствующими экспериментальными частотами показано на
фиг. 55.
Для определения соответствия
теоретической и экспериментальной кривых
распределения находим критерий
согласия X2, который, как известно из
теории вероятностей, выражается
формулой
г=1
/И
U.J
ПО
P,L
0.1
Л
°(
?
Ю
/-
и
'
?
Н
I
и
i
/,
//
\*
16
щ
Фиг. 55. Кривые распределения
вероятностей извлечения
деталей из бункера карманчиково-
дискового БОУ:
/ — теоретическая; 2 —
экспериментальная.
где N
ко-
у2_ A—80-COOSJ .
80 0,008 "^
количество испытании; г
личество разрядов.
В данном случае для N = 80 и
z = 16 критерий X2 будет равен
C — 80 - 0,027J . (9 — 80 - 0,097J .
80-0,027 + 80-0,097 +
A7 — 80 -0,239J , B6 —80-0.366J , B4 — 80 • 0,263J _ п од ,
~*~ 80 • 0,239 + 80 • 0,366 i~ 80 0,263 и,СЮ "*"
+ 0,33 + 0,20 -Ь 0,24 + 0,37 + 0,43 = 1,93.
Количество степеней свободы для критерия X2, выражается, как
известно, разностью:
г = 2 — s, E.81)
где г — количество степеней свободы;
z — количество разрядов, равное количеству карманов;
s — количество независимых условий, налагаемых на частоты pt.
Если бы количество независимых условий принять равным даже
трем, требуя, чтобы сумма всех относительных частот была равна
единице и чтобы были равны друг другу теоретические и статистические
средние значения и дисперсии случайных величин, то коли-
106

чество степеней свободы в нашем случае было бы равным
r= z — s= 16 — 3 = 13.
Из таблиц для критерия X2 по рассчитанным X2 = 1,93 и г = 13
находим р = 0,999 [2]. Это значит, что с вероятностью, равной 0,999
(т. е. практически с достоверностью), расхождения между
рассматриваемыми теоретическим и статистическим распределениями не будут
превышать расхождений, возникающих вследствие чисто случайных
причин.
Для кольцевого карманчикового ориентирующего устройства с
12 карманами и наклоном днища а = 55° при загрузке стальных
0,3
0.1
0 123U56789
*-Л7
Фиг. 56. Кривые распределения
вероятностей извлечения деталей из
бункера карманчикового кольцевого БОУ:
/ — экспериментальная; 2 — по
биномиальному закону; 3 — по закону Пуассона.
\ф
и/
л
г/
f
Г7]
3
Л4
2
N
\i
\
^*с^5
?&М
0,3
и 123456769
«-/77
Фиг. 57. Кривые распределения
вероятностей извлечения деталей из
бункера-воронки:
1—экспериментальная; 2— по
биномиальному закону; 3 — па закону Пуассона.
J^L2 | ijj
i^iwi 1 i
И fXi 1 !
A\\\\ HO
плоских деталей размерами 22 X 10 X 2,3 мм и при скорости
вращения кольца 75 об/мин записывались количества извлекаемых за
один оборот деталей на протяжении N = 100 рабочих циклов.
Графическое изображение всех трех распределений показано на
фиг. 56, из которой видно, что статистическое распределение в данном
случае лучше согласуется с распределением по закону Пуассона, но
расхождения с распределением по биномиальному закону также
невелики. Об этом свидетельствует критерий X2, который при
сравнении с биномиальным распределением равен 3,76. Из таблицы, если
принять, что количество степеней свободы будет равно 9, находим
р = 0,92. Для 11 степеней свободы мы имели бы соответственно р =0,97.
Так как одно и другое значения вероятностей р большие, можно
считать, что и в данном случае статистическое распределение
согласуется с теоретическими вполне хорошо
В качестве третьего объекта для проведения сравнений между
экспериментальным и теоретическим распределениями вероятностей
выдачи деталей из бункера было избрано автоматическое
ориентирующее устройство в виде бункера-воронки с вращающимся штифтом,
совершающим 100 об/мин. В конический бункер с образующими,
наклоненными под углом 45°, загружались стальные валики
диаметром 9 мм и длиной 36 мм. В один раз загружалось 800 деталей.
107

Как уже отмечалось выше, бункер-воронка с вращающимся
штифтом может выдать за один рабочий цикл, т. е. за один оборот штифта,
не более двух деталей (см. фиг. 49). Но так как при таком количестве
деталей проследить за характером распределения трудно, мы примем
в качестве одного испытания укрупненный цикл, т. е. несколько
одинарных циклов бункера-воронки. Приняв, например, шесть
одинарных рабочих циклов за один укрупненный, можем рассматривать
бункер-воронку как карманчиковое ориентирующее устройство,
для которого г = 12.
По найденному значению коэффициента заполнения для z — 12
были рассчитаны по формулам E.78) и C.79) вероятности
извлечений, соответствующих относительным частотам. Результаты этих
расчетов изображены в виде графика на фиг. 57. Как видно из этого
графика, оба теоретические распределения согласуются со
статистическим одинаково хорошо.
СТРУКТУРА ОБЩЕЙ ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА ОТДАЧИ БОУ
Как уже отмечалось выше, коэффициент заполнения, или
коэффициент отдачи, является вероятностью извлечения деталей из навала
и выдачи их из ориентирующего устройства в определенном
положении.
Если захватный орган служит одновременно органом контрольно-
исполнительным и извлекает детали в требуемом положении, как это
бывает в большинстве конструкций автоматических ориентирующих
устройств при ориентировании деталей простых форм, то для
извлечения и выдачи детали необходимо совмещение событий явлений, а имен-
но:нахождения на пути захватного органа детали в положении
благоприятном для захвата и отсутствия помех для захвата и извлечения ее.
Помехи при захвате деталей могут возникать, главным образом, либо
вследствие слишком высокой скорости захватного органа, либо
слишком высокой сцепляемости извлекаемых деталей. Следовательно,
коэффициент заполнения может быть в общем выражен следующей
формулой:
k = PipPvP* C. 82)
где р^ — вероятность нахождения детали на пути захватного органа
в положении, благоприятном для захвата, или вероятность
требуемого положения детали на стыке ориентирующих
поверхностей;
pv — вероятность того, что захвату и извлечению детали не
помешают слишком высокая скорость захватного органа;
р0 — вероятность того, что захвату и извлечению детали не
помешает слишком высокая сцепляемость деталей.
Если функции захватного и контрольно-исполнительного органов
не совмещаются, как, например, в вибрационных ориентирующих
устройствах, то формула для коэффициента отдачи может принимать
108

тот или иной вид в зависимости от того, будет ли ориентирование
пассивным или активным
При пассивном ориентировании независимо от количества его
этапов коэффициент отдачи будет выражаться формулой C.82),
потому что все положения, за исключением какого-то одного, вероятность
которого равна pip, будут отсеяны. Тот факт, что отделение
ориентированной детали от навала происходит не путем извлечения ее из
массы деталей неориентированных, а путем отсева деталей
неориентированных, сути дела не меняет и на структуру формулы никакого
влияния не оказывает.
При активном ориентировании деталь может быть приведена в
требуемое положение из одного, двух или более неправильных
положений, и поэтому коэффициент заполнения будет в этом случе
выражаться более общей формулой
i=m
k = V PiPPvPo, C. 83)
где Zpip — сумма вероятностей всех тех положений, из которых
детали могут быть переведены в требуемое положение без
отсева их;
т — количество различимых положений.
Для ориентирующих устройств,- для которых 2р/р = 1, как,
например, для вибрационных БОУ и некоторых других, формулу для
выражения коэффициента заполнения можно записать также
следующим образом:
* = A-Ер/р)Р«Р» (Л 84)
где l>piP— сумма вероятностей всех тех положений детали, которые
в процессе ориентирования не изменяются, а отсеиваются.
Если количество отсеиваемых положений детали равно количеству
всех возможных положений ее, уменьшенному на единицу, то
формулы C.83) и C.84) превращаются в формулу C.82), т. е. формулы C.83)
и C.84) представляют собой наиболее общее выражение коэффициента
отдачи для всех автоматических ориентирующих устройств.
Так как методика расчета вероятностей pip и pjp изложена выше,
то и коэффициент отдачи k можно будет определить аналитическим
путем, если только окажется возможным расчет вероятностей pv и ра.
ВЛИЯНИЕ СКОРОСТИ ЗАХВАТНОГО ОРГАНА НА КОЭФФИЦИЕНТ ОТДАЧИ
Западание деталей в захватные органы автоматических
ориентирующих устройств и выпадание из них происходит чаще всего под
действием силы тяжести. Иногда для ускорения западания, кроме силы
тяжести, используются еще некоторые внешние силы, как, например,
сила сжатого воздуха, сила пружин и т. п. Но какие бы силы не
действовали на-деталь, для ее полного западания требуется всегда
определенное время. Поэтому, если захватный орган движется с большой
109

скоростью, то деталь может не успеть полностью запасть в элементы,
захватного органа и, ударяясь об них, может быть выброшена обратно,
несмотря на то, что находится в положении, благоприятном для захвата.
Если функция захватного и контрольно-исполнительного органов
не совмещается захватным органом, то необходимо учитывать отдельно
не только относительную скорость детали и захватного органа, но
также относительную скорость детали и органа
контрольно-исполнительного. Во всех- случаях для определения вероятности pD, которую в
дальнейшем будем называть скоростным коэффициентом, необходимо
учитывать особенности указанных органов и стремиться отыскать
такой параметр, который, с одной стороны, являлся бы функцией
относительной скорости захватного органа, а с другой — оказывал бы
влияние на вероятность захвата.
Скоростной коэффициент карманчиковых БОУ
Рассмотрим в качестве примера расчет скоростного коэффициента
pv для дисковых карманчиковых ориентирующих устройств (см. фиг.
1 и 52) при ориентировании гладких цилиндрических деталей.
Фиг. 58. К расчету скоростного коэффициента карманчикового БОУ.
Полагая, что длина детали не меньше ее диаметра и захват
осуществляется в ее преобладающем, т. е. хордальном, положении на
поверхности диска, приходим к заключению, что западание деталей в
карманы будет происходить главным образом при прохождении
карманов под деталями, лежащими на стыке ориентирующих
поверхностей. Так как деталь в таком положении прилегает к направляющей
поверхности, то во время западания в карман она не будет свободно
падать, а будет скользить по направляющей поверхности с ускорением
Г = «Г (sin P—Г cos P), C.85)
где р — угол наклона направляющей поверхности к горизонту;
f— коэффициент трения между деталью и направляющей
поверхностью.
При таком способе западания следует различать две фазы движения
детали, показанные на фиг. 58. В первой фазе, начинающейся после
того, как половина детали надвинулась на карман, происходит
поворот детали вокруг передней кромки кармана (фиг. 58,а). Длительность
этой фазы равна
d = p C.86)
110

где / — длина детали;
v — окружная скорость захватного органа.
Во второй фазе деталь, миновавшая переднюю кромку кармана,
опускается в карман на всей своей длине равномерно (фиг. 58,6)
Глубина /г2, на которую деталь успевает при этом опуститься, зависит
от длительности второй фазы. При длинах кармана и детали, равных
соответственно L и /, и при окружной скорости кармана v
длительность второй фазы западания будет равна
*. = ^. • C.87)
Если за время первой и второй фаз западания нижний конец
детали успеет опуститься в карман на глубину, равную или почти
равную половине диаметра детали d, то захват можно считать с
достоверностью осуществленным. Если же за это время деталь углубится
в карман на меньшую глубину, то чем меньшей будет эта глубина,
тем большей будет, очевидно, вероятность того, что деталь, ударившись
нижним концом о заднюю кромку кармана, будет выброшена из него
обратно и захват ее не осуществится. Следовательно, глубина
опускания детали в карман за время первой и второй фаз ее западания
является в данном случае тем параметром, который зависит от скорости
захватного органа и который в то же время обусловливает величину
скоростного коэффициента.
Таким образом, вероятность pv того, что захвату и извлечению
детали не помешает слишком высокая скорость захватного органа,
должна, хотя бы в приближении, выражаться равенством
ft = -2Л^ - 7 [* + т] « '• «* «»
где fti — глубина опускания в карман конца детали за время первой
фазы западания;
h2 — глубина опускания детали за время второй фазы западания;
Ф — угол, на который поворачивается деталь за время первой
фазы западания.
Величину угла ф определим из дифференциального уравнения
движения детали в первой фазе западания, которое можем записать
так:
Ф = ,У* 2 , C.89)
где х = vt — мгновенное расстояние центра тяжести детали от
передней стенки кармана;
t — время;
т — масса детали;
/ = тр2 — момент инерции детали относительно оси,
перпендикулярной к оси детали и касающейся цилиндрической
поверхности в половине ее длины;
q = ] / -J2" (l2 + -j- d2) — соответствующий радиус инерции.
111

После двухкратного интегрирования уравнения C.89) и
соответствующих подстановок и преобразований получим
»-¦&!>,
1+ ^тИ-1 +
4+15
/1 К / И \2
+
/^(т^тщ^
E.90)
Анализируя выражение в квадратных скобках
^A+<т%)-1+
можно заметить, что его с достаточной для практических целей
точностью можно заменить более простым приближенным выражением
А ^0,25 — 0,18 j.
Значения выражения Л, рассчитанные по точной и приближенной
формулам, приведены на фиг. 59.
Они показывают, что расхождения между этими значениями в
общем не превышают 20—25%. Так как формула для скоростного
коэффициента носит вообще приближенный характер, но такие
расхождения можно считать вполне приемлемыми.
Таким образом, упрощенная формула для угла поворота детали
приводится к виду
Ф = -?-@,25/-0,18Л). C.91)
Подставив это выражение для ср в формулу C.88), получим:
р, = ¦§- [0.25Р + (L - /J - 0,Ш1] 1 = ? ^ 1, C.92)
где М — выражение, которое можно бы назвать граничной скоростью.
Если западающая в карман деталь находится под толщей других
деталей, которые препятствуют ее повороту, то угол поворота в
первой фазе западания детали в карман будет равным или почти равным
нулю и выражением для скоростного коэффициента могла бытЪгда
являться формула
_ 2h2_g'(L-l)*
Pv~~ d ~~* dv2
Следует учитывать, однако, тот факт, что лежащие сверху детали,
хотя и уменьшают глубину опускания в карман западающей детали,
но в то же время препятствуют и ее выталкиванию из кармана при
ударах.
112

Таким образом эти противоположные действия до некоторой
степени компенсируют друг друга и поэтому общим приближенным
выражением скоростного коэффициента для рассматриваемого карманчи-
кового ориентирующего устройства будет являться формула C.92).
Так как формула C.92) выведена при условии, что удар детали о
заднюю стенку кармана происходит еще до того как деталь опустилась
в карман на полную его глубину, то условием ее применимости будет,
очевидно, соблюдение неравенства
v* > м2 = 4- [0,25/2 + (L — О2 — 0,18W].
Для скоростей захватного органа, меньших граничной скорости М,
скоростной коэффициент будет равен единице.
В некоторых случаях, как, например, при расчетах оптимального
режима работы или оптимального количества карманов захватного
органа, может оказаться
целесообразным выражение скоростного
коэффициента с помощью такой
функции, которая, с одной
стороны, была бы близкой
функции C.92) в применимом для
нее диапазоне скоростей, а с
другой,— давала бы правильные
значения скоростного коэффициента
для скоростей захватного органа
в диапазоне v = 0-гМ.
В качестве такой
заменяющей функции могла бы служить
в данном случае какая-либо
показательная функция с
отрицательным показателем,
выбранная так, чтобы для принятого
определенного значения аргумента (в общем для некоторого vK = СМ)
значение ее совпадало со значением функции C.92)
Так, например, полагая, что
Р, = е-+" C.92а)
А
03
0.2
а/
d
~~ г
Фиг. 59. Графическое изображение
функции А:
1 — точное; 2 — приближенное.
ч
1 0,
2 0,
N
о
L
зо,
<
^
«А
ч.
N
50,
^
т
6 0,7 0,8 0,9 1.0
находим фактор г|) из равенства
м2
= е к»
м
1
откуда для — = с
приняв С = 2, получаем
In С2 0,35
ф:
см2
м2
C. 926)
Таким образом, скоростной коэффициент для дискового карман-
чикового ориентирующего устройства при хордальном западании де-
8 1760
113

талей в карманы может быть выражен следующей заменяющей
функцией:
0,35t>2 0,35<fo8
Несколько иным будет скоростной коэффициент для этого же типа
ориентирующего устройства, но при условии, что детали должны
западать в карманы своей осью перпендикулярно к поверхности
захватного диска. Такой способ западания может оказаться
целесообразным для деталей, длина которых не превышает их двухкратного
диаметра. Анализируя этот способ западания, можно различить два
качественно различных случая: первый случай, когда -г < 1, и вто-
рои, когда -j> 1-
В первом случае деталь западает в карман в таком положении,,
в каком она находилась на поверхности диска перед западанием.
Во втором случае западание происходит, как правило, путем
опрокидывания детали из хордального положения.
Принимая во внимание, что опрокидывание детали можно считать
законченным, когда угол поворота ср становится близким к -н-,
точнее, когда он становится равным -~ arctg -у, имеем основание в
качестве параметра, связывающего скоростной коэффициент со
скоростью захватного органа, избрать угол поворота детали и
написать:
где С> 1— -Jarctgy (для~=2; C«0,8J.
Естественно, что глубина и ширина карманов должны быть при
этом достаточно большими, но в то же время исключать западание
двух деталей одновременно и западание деталей в хордальном
положении.
Экспериментальные исследования влияния скорости захватного
органа на коэффициент отдачи дисковых карманчиковых ориентиру-
щих устройств при загрузке цилиндрических деталей производились
сотрудниками кафедры «Технология машиностроения» Львовского
политехнического института, изучавшими производительность
некоторых типов автоматических ориентирующих устройств. Результаты
этих исследований [77], показали, что при хордальном способе
западания деталей в карманы увеличение скорости захватного органа
до 15 м/мин, а для длинных деталей до 30 м/мм и выше не
оказывает никакого влияния на коэффициент отдачи. В то же время в тех
же ориентирующих устройствах для деталей с соотношением
размеров -j = 2 при западании их в карманы осью перпендикулярно к
114

поверхности диска зависимость коэффициента отдачи от скорости
захватного органа выражается кривой 1 на фиг. 60.
Сравнивая экспериментальные данные с результатами расчетов
по выведенным выше формулам для хордального расположения
деталей в карманах и для условий, аналогичных условиям проведения
1,0 \
0,9\
60 сп/сек
Фиг. 60. График значений скоростного коэффициента кар-
манчикового БОУ в зависимости от окружной скорости
захватного- органа:
/ — экспериментального; 2 и 3 — теоретического.
экспериментов, т. е. для d = 9 мм, Р = 45°, /' = 0,2, h — / = 8 мм,
по формуле C.92) получаем:
а) для отношения длины к диаметру -т =2
ра = 981 (sin 45° -0,2 cos 45°) ^ . ^ + ^ _ ^ . ^ щ 1_ =
0,9
703
26,52,
02
б) для отношения длины к диаметру -г =4
Ри
981 ¦ 0,707 - 0,8
0,9
[0,25 . 3,62 + 0,82 — 0,18 • 3,6 • 0,9] -^- =
2180 46,72
Из приведенного расчета видно, что для -j- = 2, граничная
скорость М = 26,5 смкек « 16 м/мин., а для -j = 4 она достигает уже
М = 46,7 сж/с#с « 28 м/мин. Отсюда следует, что при скоростях
захватного органа, при которых производились эксперименты (до
15 м/мин), влияние скорости захватного органа на коэффициент отдачи
еще не могло сказаться.
8*
115

При западании деталей в карманы осью перпендикулярно к диску,
наклоненному к горизонту под углом а = 30Q, для деталей диаметром
d = 9 мм и длиною I = 18 мм по формуле C.94), приняв С = 0,8,
получим:
981 (sin60° — 0,2cos60°) /n 0* 1 ft nift по\ ! 89 9»42
Po = 0,8.3,14 (°>25 * 1.8-0,18 • 0,9)-y = -r= -jr .
Следовательно, в этом случае уже при скоростях захватного органа,
превышающих М = 9,4 см/сек « 5,6 м/мин, коэффициент отдачи с
увеличением скорости должен уменьшаться.
Заменяющая функция для выражения скоростного коэффициента
в этом случае, если положить, например, vK = 4М, может быть
приведена к виду:
In \6v*
Л 16М» —0,00190*
pv = e =е
Сопоставление экспериментальных значений скоростного
коэффициента (кривая / фиг. 60) с расчетными значениями по формуле C.94)
(кривая 2 фиг. 60) и по заменяющей функции (кривая 3) дано на
фиг. 60.
Как видно из этого сопоставления, экспериментальные и расчетные
значения согласуются друг с другом хорошо, несмотря на сугубо
приближенный характер расчетов. Сравнительно большие
относительные расхождения, наблюдаемые для скоростей, превышающих
20 м/мин, объясняются, по-видимому, тем, что скоростной
коэффициент зависит не столько от абсолютной скорости захватного органа,
сколько от его относительной скорости по отношению к деталям.
Так как детали, увлекаемые захватным органом, приобретают
некоторую скорость в одном с ним направлении, относительная скорость
захватного органа будет всегда меньшей, нежели его абсолютная
скорость, особенно в тех случаях, когда угол наклона диска меньше 45°.
Подтверждением этого предположения может служить тот факт,
что с применением ворошителей, устанавливаемых на диске и
способствующих увеличению деталей захватным органом в направлении его
движения, влияние абсолютной скорости захватного органа на
скоростной коэффициент уменьшается.
Скоростной коэффициент бункеров-воронок
Иногда для некоторых типов автоматических ориентирующих
устройств расчет скоростного коэффициента связан с определенными
трудностями, так как ввиду особенностей захвата этих устройств
трудно отыскать параметр, связывающий величину скоростного
коэффициента со скоростью захватного органа. К таким устройствам можно
отнести бункера-воронки.
Так, например, для бункера-воронки с вращающимся штифтом в
качестве параметра, определяющего значения скоростного
коэффициента хотя бы для двух точек, будет целесообразным принять время
116

западания детали, в отнесенное ко времени цикла. Так как за один
рабочий цикл, т. е. за один оборот штифта, в трубку могут запасть не
более двух деталей, то мерой для выражения скоростного
коэффициента могло бы служить соотношение
2t3
x = ~t C.95)
где 4 — время, необходимое для западания детали в трубку из
определенного устойчивого положения, т. е. из положения /,
показанного на фиг. 49;
(ц — время одного рабочего цикла.
Анализируя возможное влияние соотношения х на скоростной
коэффициент, можно прийти к заключению, что это соотношение прямо
пропорционально вероятности qv того, что деталь не будет выдана из
бункера из-за слишком высокой скорости захватного органа. Однако,
если для х = 0 можно с уверенностью предполагать qv= О, то так же
с уверенностью можно сказать, что для х = 1 qv не будет равно
единице, потому что, если время половины цикла будет даже равно или
меньше времени западания, то западание будет затруднено, но не
исключено. Какое значение примет вероятность qv для х = 1, мы не
знаем, а только с уверенностью можем утверждать, что это значение
будет меньше единицы и что функция qv = f(x) будет, по-видимому,
ассимптотически приближаться к единице с увеличением параметра х
к бесконечности.
Следовательно, одним из простейших выражений вероятности qv
может являться функция
v '
где а0 — параметр, величина которого зависит от того, какое
значение имеет функция qv для х = 1.
Так как вероятность qv есть величина обратная скоростному
коэффициенту, то в общем случае выражением скоростного коэффициента
для бункеров-воронок с вращающимся штифтом будет являться
равенство
p^l-q^l—ф-^-^-. C.97)
Полагая, что для х = 1 вероятность qv будет равна ориентировочно
0,5 или несколько больше этого значения, приходим к заключению,
что параметр av должен иметь значение, близкое к единице и в общем
находиться в пределах 0,6 — 1.
Для определения времени западания следовало бы составить и
решить дифференциальные уравнения движения западающей в трубку
детали. Но так как выражением этого времени является сравнительно
сложная функция, а характер расчетов скоростного коэффициента
только приближенный, то стремиться к точному выражению време-
117

ни западания нет необходимости и поэтому мы примем в качестве
приближения
U
~Y
2/,
пр
g(sina' — f cos a')'
C.98)
где lnp — приведенная длина детали;
а' = а + A0 -~ 20°);
а — угол наклона образующей конуса бункера-воронки;
/ — коэффициент трения между деталью и конической
поверхностью у входа в трубку;
g — ускорение силы тяжести.
Расчеты времени западания, произведенные по более точным
формулам, которые приводятся в некоторых трудах по автоматическому
питанию [80],
показываем
0,9
| 07|
0,6
0,5
l^4
v>>»^
^</.
?^
"^•^
:г--.
*-^d
50 100 150 ZOO
ют, что, хотя зависимость
между .фактической и
приведенной длинами детали не
прямо пропорциональна, но
с некоторым приближением
можно для практических
расчетов все же принимать
lnp « '•
_ __ Z50 300
п В об/мин
Таким образом, для
бункеров-воронок с
вращающимся штифтом, если в формуле
C. 97) принять округленно
av = 1, скоростной коэффициент должен выразиться равенством
Pv = Кг- = , 1 ., E- 99)
Фиг. 61. График значений, скоростного
коэффициента бункера-воронки в зависимости от
числа оборотов штифта:
1 — теоретического; 2 — экспериментального.
¦+? *+&¦
21
g (sin a' —• / cos a')
где п — число оборотов штифта в минуту.
Графическое изображение скоростного коэффициента как функции
от числа оборотов штифта п для a = 45°, / = 0,3 и -j- = 2 дано
на фиг. 61. (кривая 1). На этом же графике приведены для
сопоставления экспериментальные значения скоростного коэффициента,
полученные путем пересчета из экспериментальных значений
производительности при различных числах оборотов штифта.
Скоростной коэффициент секторных и шиберных БОУ
В автоматических ориентирующих устройствах, в которых
захватный орган совершает качательное или возвратно-поступательное
движение, уменьшение коэффициента отдачи с возрастанием скорости
захватного органа может происходить по двум причинам: во-первых,
вследствие того, что, начиная с определенного значения скорости,
детали, захваченные захватным органом, не успевают соскользнуть
118

с него в приемный лоток и, во-вторых, вследствие сил инерции,
приводящих при определенной скорости к выбрасыванию деталей из
захватного органа. В соответствии с этим параметром, связывающим скорость
захватного органа с коэффициентом отдачи автоматического
ориентирующего устройства, следовало бы избрать такую величину, которая
учитывала бы, с одной стороны, силы инерции, действующие на
захваченную деталь, и, с другой,— время, необходимое для
соскальзывания детали с захватного органа. В
качестве такой величины можно принять путь l ?.
5, который детали, лежащие на захватном I* R ». I j
органе, проходят за часть времени цикла, %\4 Г'С^И
отводимую в данной конструкции ориенти- 4w^\/** <^s/
рующего устройства для соскальзывания /у\ у\^ у
деталей в приемный лоток. До тех пор, ' / \ х Jfh/
пока этот путь больше длины захватного / / \\/^у
органа, например длины сектора, скорость f~J^l& ^<r%\/
захватного органа не будет влиять на коэф- 1Л)г х>/
фициент отдачи ориентирующего устройства, '
если только деталь под действием силы Фиг- 62. К расчету скорост-
мнерции не будет отрываться от сектора. ного К0ЭФФиЦиента сектор-
-»-п ** oil НОГО ?)ч/У.
Таким образом, скоростной коэффициент
для всех ориентирующих устройств, с возвратно-поступательным или
качательным движением захватного органа будет выражаться
соотношением пути s к длине захватного органа L.
Величина пути s и условия неотрыва деталей от захватного
органа под действием сил инерции связаны с законом движения
захватного органа. Так, например, для секторного ориентирующего устройства,
показанного схематически на фиг. 62, путь s будет в приближении
равен
%*в _ Csg(smaM — fcosaM)t%
w„
где wcp — среднее ускорение деталей на секторе за время tB\
tB — время выпадания, т. е. время, на протяжении которого
ребро сектора будет отклоняться от линии горизонта на
угол, больший угла трения q;
Cs — число меньше единицы, зависящее от закона движения
сектора;
<*м — угол наклона ребра сектора в верхнем крайнем положении.
Если сектор приводится от кривошипного механизма, как
показано на фиг. 62, то время выпадания деталей выразится равенством
_2<Рв _60Фв
где ф# — угол поворота кривошипа, соответствующий повороту
сектора на угол ам — q;
<ш = -^ — круговая частота кривошипа;
п — число оборотов кривошипа в мин,
119

Так как согласно фиг. 62 cos<pB^ l — ^L(aM — q) to, приняв в
среднем Cs = 0,5, для выражения скоростного коэффициента получим
формулу
1 ^ „ _ s _ wcpt2B _ g(sinaM-fcosaM)(
1 ¦> Pv —" 77 ~"
2L
4я2М2
arc cos
1 —
г—
L
I
I
1^
| i
~--
i I
H
f
-(«Л1 — Q)
C. 100)
Условием неотрыва детали от
сектора будет при этом соблюдение
неравенства
г о CLM ~f~ a0
mLco2 —~ ^ mg cos сш,
из которого получим
Ппред
*V
mog
n2L
cos a
'M
(aiM + ao)'
C.101)
где a0
угол отклонения сектора
от горизонта в нижнем
крайнем положении.
Если число оборотов кривошипа
превышает ппрее, то формула C. 100)
остается в общем в силе, но скорость
убывания значения скоростного
коэффициента с возрастанием п
соответственно увеличивается.
Для шиберных автоматических
ориентирующих устройств выражение
для скоростного коэффициента будет
таким же, как и для секторных, с той лишь разницей, что в
соответствии с фиг. 63., на выпадание деталей из неподвижного наклонного
лотка отводится больше времени.
Так как в данном случае время выпадания
Фиг. 63. К расчету скоростного
коэффициента шиберного БОУ.
*в =
2л — arc cos 11 — -т> tg a] 30 2я —arc cos A ~"d" tg a]
со яп
то скоростной коэффициент выразится формулой
1 > Pv =
2L
— 8 (s*n a —• f cos a) вОО
~" 2Lrt2/i2
2n — arc cos I 1—-o-tgaj
. C.101a)
129

Скоростной коэффициент вибрационных БОУ
К автоматическим ориентирующим устройствам, для которых так
же, как и для бункеров-воронок, трудно выбрать параметр,
связывающий скорость захватного органа с величиной скоростного
коэффициента, относятся и вибрационные ориентирующие устройства.
Англизируя работу этих устройств, можно прийти к выводу, что в
вибрационных ориентирующих устройствах скорость захватного органа,
т. е. частота и амплитуда колебаний входной части лотка, на
коэффициент отдачи в сравнительно широких пределах либо не оказывает
никакого влияния, либо влияет незначительно. Характер этого влияния
обусловлен принципом действия и размерами
контрольно-исполнительных ориентирующих органов. Так, например, если
контрольно-исполнительный орган выполнен в виде выреза, соответствующего форме
детали, то с увеличением скорости захватного органа, а следовательно,
и скорости движения детали по лотку деталь может не успевать
выпадать через вырез. Если же контрольно-исполнительный орган имеет
вид калибра-сбрасывателя, расположенного над лотком и
пропускающего только некоторые положения деталей, то с увеличением
скорости движения, когда начинает возрастать высота подбрасывания
деталей, они начинают ударяться о калибр, вследствие чего может
отсеиваться некоторая часть деталей, находящихся в правильном
положении.
Принимая во внимание изложенное, можно прийти к выводу, что
в качестве параметров, связывающих скорость захватного органа со
скоростным коэффициентом в вибрационных ориентирующих
устройствах, будет целесообразным принять дальность или высоту полета
деталей, движущихся по лотку. Тогда общим выражением для
скоростного коэффициента вибрационных ориентирующих устройств будет,
очевидно, соотношение
р„ = ~<1, C.102}
где h — величина перемещения детали при полете;
Ь — размер калибра;
/ — соответствующий размер детали.
В частности, для калибров-сбрасывателей, контролирующих по-
ложение детали по ее высоте, формула C. 102) будет приведена к виду
MikpL^ E.103)
где vv = Ста<й2 sin(a+P) — вертикальная составляющая скорости
детали в момент ее отрыва от лотка;
а — амплитуда колебаний лотка;
со — круговая частота колебаний лотка;
a — угол наклона лотка к горизонту;
Р — угол между направлением лотка и направлением его
колебаний;
12Е

Ст — число меньше единицы, зависящее главным образом от трения
между деталями и поверхностью лотка. (Вывод формул
производительности для вибрационных ориентирующих
устройств дан в гл. 4).
Аналогичный вид будет иметь выражение скоростного
коэффициента и для калибров-формы в виде вырезов в лотке.
Сравнивая формулы для скоростного коэффициента вибрационных
ориентирующих устройств с соответствующими формулами для
дисковых карманчиковых устройств, можно заметить их сходство, несмотря
на то, что пути, которыми получены формулы, в обоих случаях различны.
При этом следует отметить, что, каким бы ни был способ вывода
формул скоростного коэффициента, все они будут иметь подобный вид,
если только в качестве параметров, связывающих этот коэффициент
со скоростью захватного органа, будут использоваться одноименные
величины, например соответствующие перемещения или время запада-
ния деталей.
ВЛИЯНИЕ СЦЕПЛЯЕМОСТИ ДЕТАЛЕЙ НА КОЭФФИЦИЕНТ ОТДАЧИ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Для непрерывного и бесперебойного функционирования
автоматических ориентирующих устройств необходимо, во-первых, чтобы
детали, находящиеся на пути захватного органа в положении,
благоприятном для захвата, не удерживались от захвата рядом лежащими
деталями и, во-вторых, чтобы на место извлеченных деталей непрерывно и
бесперебойно поступали детали новые. Указанное требование может
быть удовлетворено только в том случае, когда находящиеся в навале
детали обладают достаточной подвижностью, которую для насыпных
грузов принято называть также сыпучестью. Так как подвижность,
или сыпучесть, деталей тем меньше, чем больше их способность
образовать более или менее устойчивые сцепления, то вместо понятия
сыпучести, или подвижности, можно употреблять и противоположное им
понятие сцепляемоспги.
Для оценки сцепляемости деталей можно было бы, так же, как и
для насыпных грузов, использовать в качестве критериев угол
естественного откоса или угол внутреннего трения — величины,
определяемые для каждого груза экспериментально. Как известно из
соответствующей литературы [23], для насыпных материалов углом
естественного откоса принято называть наибольший угол, который может
образовать свободная поверхность сыпучего тела с горизонтальной
плоскостью. Так как угол естественного откоса зависит не только от
свойств сыпучего тела, но также и от способа образования откоса,
то обычно различают две величины угла етественного откоса, а именно:
«угол насыпания» ан и «угол обрушения» а0б- Углом насыпания
называется угол, образуемый свободной поверхностью груза,
поступающего сверху на вершину и скатывающегося по откосу вниз (фиг.
64,6). Если же груз удаляется от подошвы откоса, например, через
122

6) ^^^^^^^^^^^^^W^!
Фиг. 64. Схема экспериментального
определения углов естественного откоса насыпания
и обрушения для насыпных грузов.
щель, то угол, образуемый свободной поверхностью груза,
остающегося на подошве, называется углом обрушения (фиг. 64,а).
Под углом внутреннего трения насыпного груза подразумевают
угол ф, образуемый, как показано на графике а — т, между осью
нормальных напряжений сжатия а и линией А — С, изображающей
зависимость между этими
напряжениями и предельными
касательными напряжениями
т (фиг. 65).
Тангенс угла внутреннего
трения принято называть
коэффициентом внутреннего
трения сыпучих тел.
Кроме указанных
критериев, для определения сцепляе-
мости насыпных грузов
употребляются также: угол
сопротивления сдвигу фа,
образуемый, как показано на
фиг. 65, между осью абсцисс
и прямой, соединяющей
соответствующую точку линии А — С с началом системы координат, и
отрезок „т0, называемый начальным сопротивлением сдвигу. Вместо
угла сопротивления сдвигу фа употребляют также его тангенс,
называемый коэффициентом внутреннего сдвига.
Для определения перечисленных критериев применяют
сравнительно простые приборы. Так, например, для определения угла
естественного откоса насыпания применяют
цилиндрическую трубу, внутрь которой
насыпают груз. При поднятии трубы
вверх на некоторую высоту груз
высыпается и образует откос в виде
усеченного конуса. Величина угла
определяется либо путем непосредственного
замера, либо путем расчета из размеров
диаметров и высоты усеченного конуса.
Определенные различными способами
значения критериев сцепляемости
насыпных грузов могут, очевидно, дать
общее представление и о сцепляемости
деталей, насыпанных навалом в бункер.
Однако, так как детали отличаются от обычных насыпных грузов постоянством
и правильностью своих форм, то естественно возникает вопрос о том,
возможно ли выразить сцепляемость как функцию формы, размеров и
физических свойств, т. е. как функцию тех же параметров, от которых
зависят также вероятности отдельных положений и скоростной
коэффициент ориентируемых деталей. Одновременно возникают и
дальнейшие вопросы, а именно: какая зависимость существует между назван-
г
-г
0
с
?у/{<р«
-. е. „
А
1
¦ S
Фиг. 65. График зависимости
между нормальными
напряжениями о и касательными
напряжениями т~~* в насыпных грузах.
123

ными параметрами и сцепляемостью деталей и как влияет
сцепляемость деталей на коэффициент отдачи автоматических ориентирующих
устройств.
Изучая вопрос о сцепляемости деталей, можно констатировать, что
чем больше шероховатость поверхностей, ограничивающих детали,
чем больше и многочисленнее выступы и углубления на деталях, чем
легче эти выступы приводят к образованию сцеплений, тем больше
сцепляемость деталей и тем меньше коэффициент отдачи
автоматических ориентирующих устройств. Отсюда следует, что форма, размеры
и физические свойства деталей обусловливают соответствующим
образом и их сцепляемость.
Что же касается количественных зависимостей между
характеристиками деталей и их сцепляемостью, с одной стороны, и между
сцепляемостью и коэффициентом отдачи —- с другой, то эти вопросы
несравненно сложнее. К решению их так же, как и к решению вопроса
о вероятности отсутствия помех при переходе деталей в первое
определенное устойчивое положение, можно подходить по-разному. Так,
например, исходя из того, что сцепляемость деталей должна быть тем
выше, чем больше степеней свободы они лишают друг друга, находясь
в навале, можно количество этих степеней считать в первом
приближении мерой сцепляемости.
Однако более подробный анализ позволяет констатировать, что
количество степеней свободы, теряемых деталями при их соприкосновении,
не может служить достаточно полной и точной характеристикой
сцепляемости деталей, потому что, во-первых, это количество часто трудно
с достаточной надежностью установить и, во-вторых, при одном и том
же количестве теряемых степеней свободы, в зависимости от форм
деталей, сцепляемость их может быть совершенно различной. Это может
зависеть от целого ряда таких дополнительных факторов, как,
например, шероховатость поверхностей, глубина взаимного перекрытия
габаритных пространств, соотношение размеров, плотность и
устойчивость образовавшихся сцеплений и т. п. Следовательно, для выражения
сцепляемости деталей необходимо либо использовать все
перечисленные дополнительные критерии, либо отыскать такие общие показатели,
которые посредственно или непосредственно от перечисленных
критериев зависели бы.
Исходя из предположения, что сцепляемость деталей должна
быть тем меньше, чем легче происходят относительные линейные
перемещения и повороты прилегающих друг к другу деталей, можем
величины, характеризующие свободу этих перемещений, принять в
качестве показателей сцепляемости.
Рассматривая две соприкасающиеся детали, например наложенные
друг на друга в пространстве (фиг.66,а) или прилегающие друг к
другу и лежащие на наклонной идеально гладкой основной поверхности
(фиг. 66,6), можем прийти к выводу, что величиной, характеризующей
свободу линейного перемещения соприкасающихся деталей, будет
целесообразно считать наибольший угол ?, на который можно
повернуть вокруг соответствующей оси прилегающие детали, не приводя
124

еще их к разъединению. Если соприкасающиеся поверхности
прилегающих друг к другу деталей гладкие, то угол g будет, очевидно,
равен удвоенному углу трения между этими поверхностями. Если же
соприкасающиеся поверхности отличаются различными углублениями
и впадинами, то угол ? будет больше удвоенного угла трения и в
некоторых случаях может приближаться даже к полному углу 2я.
Следует, однако, при этом отметить, что ввиду большого
разнообразия форм прилегающих поверхностей угол g может иметь различные
Фиг. 66. Схема определения парциальных углов линейного торможения
прилегающих друг к другу деталей.
значения в зависимости от того, вокруг какой оси осуществлять
поворот деталей.
Так как детали, находящиеся в навале, могут соприкасаться
друг с другом самым различным образом, то суммарный
показатель, характеризующий свободу линейных перемещений деталей,
должен являться результирующим значением всех частичных, или
парциальных, показателей, получаемых для всех возможных сочетаний
прилегающих поверхностей и всех осей поворота, принимаемых для
каждого сочетания.
Что касается количества осей поворота, принимаемых для
каждого сочетания прилегающих поверхностей, то две взаимно
перпендикулярные оси, выбранные так, чтобы какая-либо одна из них
соответствовала наибольшему значению угла ?, могут дать вполне достаточное
представление о свободе линейных перемещений соприкасающихся
поверхностей. Принимая при этом во внимание, что углы | являются
фактически выражением направленных соответственно сил трения и
поэтому должны рассматриваться как своего рода векторы, можем в
качестве результирующего значения углов %х и %у избрать их
геометрическую сумму. Однако, так как результирующее значение этих углов
125

для двух одинаковых и однородных во всех направлениях
поверхностей не должно превышать наибольшего значения угла | в каком-либо
одном направлении, то полученная в качестве результирующей
геометрическая суммма должна быть уменьшена в соотношении -^=. Иными
словами, мы приходим к заключению, что результирующим значением
углов 1Х и %у должно являться их среднее геометрическое значение.
Следовательно, для каждого из сочетаний прилегающих поверхностей
результирующее значение этих углов будет равно
g/ = |/ilL+iL = ^. E.104)
В дальнейшем это значение, характеризующее свободу линейного
перемещения двух деталей, соприкасающихся в йя сочетании
прилегающих поверхностей, в котором k-я поверхность одной детали
прилегает к /-й поверхности второй, будем называть /-м парциальным углом
торможения.
Относительное значение парциального угла торможения,
полученное как отношение парциального угла к максимальному его
значению, т. е. к углу я, будем называть соответственно парциальным
коэффициентом или парциальным показателем линейного торможения.
Таким образом, парциальный коэффициент линейного торможения
будет равен
Xi -X* =4 =^ • Ка+&. C. Ю5)
Зная все парциальные углы или парциальные коэффициенты
торможения, можно перейти, в свою очередь, к определению общего,
или суммарного, коэффициента торможения, который должен
удовлетворять следующим основным требованиям. Во-первых, общий
коэффициент торможения не должен превышать значения наибольшего из
парциальных коэффициентов. Следовательно, если все парциальные
коэффициенты равны друг другу, то общий коэффициент должен быть
равен любому парциальному. Во-вторых, так как каждый
парциальный коэффициент может по-разному влиять на величину суммарного
коэффициента, необходимо при определении последнего учитывать
соответствующим образом «вес», т. е. значимость каждого из
парциальных коэффициентов.
Таким образом, приходим к заключению, что коэффициент
линейного торможения для каждой детали может быть в общем выражен
формулой
*=?XiY* C.106)
где y* — вес /-го парциального коэффициента. д
Так как угол линейного торможения зависит от качества
прилегающих поверхностей, то, очевидно, влияние какого-либо сочетания
126

прилегающих поверхностей на суммарное значение угла линейного
торможения будет тем больше, чем больше площади этих поверхностей.
Следовательно, для деталей, ограниченных п поверхностями, вес
/-го сочетания, в котором k-я поверхность одной детали прилегает
к 1-й поверхности детали второй, будет равен
- - Fk + F1
Ъ ~Ук1 ~~ А~Д ' (<?• Ю7>
где Fk и Ft — площади прилегающих поверхностей.
Ввиду того, что для деталей, ограниченных п поверхностями,
количество сочетаний прилегающих поверхностей равно z = я2, будем
иметь
к—п Ып
^S?(FK + Fl) = 2nM, E.107a>
где М — площадь всех поверхностей, ограничивающих деталь.
Таким образом, вес /-го парциального коэффициента линейного
торможения для любой детали будет выражаться формулой
ъ = ч« = ^аг- (ЗЛ07б>
В частности, для гладких цилиндрических деталей, каждая из ко-
торых ограничена двумя базисами Ft = F2 = -т- и одной
цилиндрической поверхностью F3= ndl, вес парциальных коэффициентов ли*
нейного торможения будет равен:
Y11 = Y12 = Y21 = Y22 =
2Т
ad
Yis = Ysi = Y23 = Y32 =
6*»D + /j 6(l+24)'
(*+*)_ ^4 ;
6^D+^ бB+44)'
2ndl 4 d
Y33 =
ertdD+/) 6A+24)'
Для этих же сочетаний прилегающих поверхностей значения
парциальных коэффициентов будут соответственно равны:
127

Хзз~ nV2 Q +Qk~ я '
где q — угол трения скольжения между поверхностями деталей;
р/с — угол трения качения, принятый практически равным нулю.
Отсюда общий коэффициет линейного торможения для гладких
цилиндрических деталей будет выражаться равенством
1 л!
Y 4q 1 , 0,74q 1+4 d , Q,7Q d
6A+4)
6B + 4t)
e 0,9 +1,4-?
" *+*i '
('+4)
(c?. 107b)
Из этого равенства следует, что для гладких цилиндрических дета-
лей суммарный коэффициент линейного торможения будет находиться
в пределах от X = 0,9— для тонких шайб и до X = 0,7— для длинных
стержней.
Для гладких призматических деталей с однородными во всех
направлениях ограничивающими поверхностями общий коэффициент
линейного торможения будет соответственно равен удвоенному углу
трения между поверхностями детали, отнесенному к полному углу,
т. е. Х=«
зт
Пользуясь формулами C . 104) — C . 107) можем определить
общий угол или общий коэффициент линейного торможения для деталей
любых форм.
Для определения второго основного показателя сцепляемости,
который должен характеризовать свободу вращений двух прилегающих друг
к друг деталей, будем исходить из того, что сцепляемость будет, очевидно,
тем большей, чем больше необходимо отодвинуть одну из лежащих на
плоскости и прилегающих друг к другу деталей для обеспечения
свободного поворота ее на полный угол. Следовательно, мерой свободы
вращений прилегающих деталей может служить абсолютное или
относительное значение линейного перемещения одной из прилегающих
деталей.
Как видно из фиг. 67,а, абсолютное перемещение одной из
прилегающих деталей состоит в наиболее общем случае из двух слагаемых,
а именно: перемещения hlf равного глубине взаимного перекрытия
габаритных пространств прилегающих друг к другу деталей (фиг. 67,6),
и перемещения /г2, зависящего от соотношения размеров поверхности,
прилегающей к основной плоскости, или соотношения сторон проекции
детали на эту плоскость.
В качестве относительного значения перемещения h± + h2 можно
принять его отношение к радиусу цилиндра гц, описанного на
поворачиваемой детали вокруг ее центра тяжести (фиг. 67,в).
128

Аналогично, как для первого основного показателя сцепляемости,
перемещение hx + h2 будем называть парциальным радиусом
кругового торможения, а его относительное значение 1-*" 2 парциальным
коэффициентом кругового торможения для данного сочетания
положений прилегающих поверхностей. Соответственно общий коэффициент
кругового торможения для данной детали будет равен
j^Jn.^-ji^X* E.108)
где Xt — вес г-го сочетания положений прилегающих деталей;
г — количество возможных сочетаний.
а)
Л.
б,
i
1
й,<
^
—»>
б,
i
Л*|
[к
Г
\
^—"^
¦« - 1
1
1
i_—
г!
Фиг. 67. Схема определения парциальных углов кругового торможения
прилегающих друг к другу деталей.
Идентифицируя свободу вращений деталей со свободой поворотов
их на основной плоскости, можем считать, что в наиболее общем случае
количество возможных сочетаний положений прилегающих
поверхностей будет равно
E.109)
=??
тКть
где mk — количество сторон /с-й поверхности первой детали,
прилегающей к основной плоскости;
ть — количество сторон /-й поверхности второй детали,
прилегающей к основной плоскости;
п — количество поверхностей, ограничивающих деталь.
Такое количество сочетаний положений прилегающих
поверхностей мы имели бы, однако, только в том случае, если бы для каждого
сочетания положений существовало отличное от нуля значение
перекрытия габаритных пространств. Если же для всех сочетаний
положений прилегающих деталей величины перекрытия габаритных про-
странств равны нулю, как это имеет место для многих реальных
деталей машин и приборов, то положения неподвижной детали
никакого влияния на парциальный радиус кругового торможения оказывать
9 1760
129

не будут и тогда количество возможных сочетаний положений
прилегающих деталей может быть принято равным
-2'
}тк. E.110)
Во многих случаях, когда ориентируемые детали симметричны*
количество возможных сочетаний положений прилегающих
поверхностей будет еще меньшим, потому что тогда в формуле C . ПО) могут
приниматься во внимание только различимые стороны различимых
поверхностей, ограничивающих детали.
Что касается веса отдельных сочетаний положений, то наиболее
естественным будем считать его равным либо вероятностям данных
сочетаний, либо соответствующим соотношением поверхностей и
сторон деталей. В общем случае вес /-го сочетания положений может быть
принят равным
. <«/•
Рк~Т~
h = : - , E.111)
*=1 /-1 к
где р'к — вероятность того, что деталь ляжет на основную плоскость
поверхностью k, т. е. вероятность первой фазы перехода
детали в первое определенное положение;
1К\ — длина f-й стороны поверхности &, или /-й стороны проекции
детали, лежащей на основной плоскости поверхностью k\ sK =»
= VJ lK\ — периметр &-й поверхности детали или ее проек-
ции на основную плоскость.
Так как всевозможные положения детали на основной
поверхности образуют полную систему, то, очевидно, будет
Следовательно, формула C. 111) может быть приведена к более
простому виду;
*i=p;Jfi-. . E.112)
Анализируя формулы, выражающие коэффициенты линейного и
кругового торможения, можно прийти к выводу, что эти коэффициенты
должны, в общем, давать довольно полное представление о сцепляемос-
ти, потому что они являются функциями всех основных показателей,
влияющих на сцепляемость, а именно: формы, соотношения размеров
130

и качества поверхности ориентируемых деталей. Так как первый из
коэффициентов представляет собой угол, а второй радиус, то
произведение их XR выражает всегда определенную дугу, а произведение
0,5 XR2 — определенный сектор. Поэтому длина этой дуги или площадь
сектора могли бы, казалось, являться количественным выражением
сцепляемости или противоположного сцепляемости свойства, т. е.
подвижности. Однако, несмотря на большие и очевидные удобства
выражения сцепляемости с помощью одного числа, мы все же вынуждены
отказаться от такого способа определения сцепляемости, потому что
влияние первого и второго основных коэффициентов неравноценны.
В результате этого может оказаться, что при одинаковых значениях
длины дуги или площади сектора сцепляемость деталей, а
следовательно, и значения коэффициентов отдачи автоматического ориентирования
могут быть различны. В этом можно убедиться, если подобрать и
сравнить друг с другом такие две детали, из которых одна
отличалась бы большим значением общего коэффициента кругового
торможения R при малом значении общего коэффициента линейного
торможения X, а вторая, наоборот, характеризовалась бы малым значением
R и большим X. В качестве таких деталей можно принять, например,
длинный гладкий цилиндрический стержень и цилиндрическую шайбу,
торцовые поверхности которой покрыты равномерно распределенными
шипами, наподобие стальной щетки. Хотя при соответствующих
соотношениях размеров произведение XR для обеих деталей может
оказаться одинаковым, сцепляемость их, а тем более их коэффициент
отдачи в процессе автоматического ориентирования, будут
существенно различны. В то время как даже наиболее длинные стержни могут
быть разрознены и извлечены из навала, особенно при наличии
вибраций, цилиндрические шайбы с шипами не поддаются разрознению и
извлечению ни одним из известных ныне автоматических
ориентирующих устройств.
Таким образом, приходим к выводу, что на сцепляемость деталей
сильнее влияет коэффициент линейного торможения, нежели
коэффициент кругового торможения. Иначе говоря, подвижность деталей
обусловлена в большей степени возможностью относительных
скольжений, чем возможностью относительных вращений ориентируемых
деталей.
Что касается зависимостей между сцепляемостью и коэффициентом
отдачи, то этот вопрос усложняется еще и тем,что коэффициент
отдачи зависит не только от сцепляемости деталей, но также от принципа
действия автоматического ориентирующего устройства в целом и его
захватного органа в частности. Так, например, в бункерах-воронках
можно ориентировать цилиндрические стержни, длина которых не
превышает 5—6d, в карманчиковых ориентирующих устройствах длина
таких же деталей может быть увеличена до I0d и даже несколько
больше, а в вибрационных и шиберных она может достигать 20d и больше.
Отсюда следует, что какой-либо одной зависимости между
сцепляемостью деталей и коэффициентом отдачи ориентирующего устройства не
существует и в каждом конкретном случае к решению этой задачи не-
9*
131

обходимо подходить индивидуально. Следовательно, мы еще раз
приходим к тому же выводу, который был сделан уже раньше при расчетах
вероятностей р"\
Сравнивая результаты расчетов вероятностей р? для различных
значений соотношения размеров деталей с соответствующими
значениями коэффициентов торможения, характеризующих сцепляемость
этих деталей, можно констатировать, что для автоматических
ориентирующих устройств с линейным стыком ориентирующих поверхностей
вероятность р? почти всегда может быть выражена непосредственно
через коэффициент кругового торможения, если принять
Рт»1—/?. E.113)
Что касается коэффициента линейного торможения X, то он в
некоторой степени посредственно также влияет на вероятность р^\
но главное и непосредственное его влияние должно сказываться,
очевидно, на значении вероятности ра того, что извлечению детали из
навала не помешают другие прилегающие к ней детали. К такому
заключению мы приходим на основании того, что во всех известных в
настоящее время автоматических ориентирующих устройствах, в том числе
и вибрационных, извлечение деталей из навала происходит либо путем
проталкивания извлекаемой детали сквозь массу других деталей,
либо, как в вибрационных БОУ, путем стряхивания с лотка сверху
лежащих избыточных деталей. И в том, и в другом случае необходимо,
чтобы детали обладали возможно малым значением коэффициента
линейного торможения.
Так как для X = 1 коэффициент отдачи автоматического
ориентирования будет равен нулю, а для X = 0, он будет зависеть только от
вероятности положений piy коэффициента кругового торможения R и
скоростного коэффициента pw то в общем случае обратное значение
коэффициента линейного торможения можно идентифицировать с
вероятностью ра и принимать
ра«1— X. E.114)
Таким образом, пользуясь введенными нами критериями, можем
не только давать качественные и количественные характеристики сцеп-
ляемости или противоположного сцепляемости свойства, т. е.
подвижности деталей, но также определять, пусть даже только приближенно,
зависимости между сцепляемостью деталей и коэффициентом отдачи
автоматического ориентирования.
РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ОТДАЧИ ДЛЯ ОСНОВНЫХ ТИПОВ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Расчет коэффициента отдачи для автоматических
ориентирующих устройств с вращающимися захватными органами
Особенностью автоматических ориентирующих устройств с
вращающимся захватными органами является то, что каждый элемент
захватного органа, перемещаясь вдоль линии стыка ориентирующих поверх-
132

ностей, может на каждом ее участке встретить деталь в положении,
благоприятном для захвата. Так как для каждого участка линии
стыка существует своя вероятность pin для детали оказаться в положении,
благоприятном для захвата, то вероятность qiE того, что какой-либо
элемент захватного органа за время всего рабочего цикла ни на одном
участке не встретит правильно расположенной детали, в силу теоремы
умножения вероятностей, будет равна
<7/s = Ц1х • #2' <7/з • • • 4ir = П 4in = 1 — Ar C-115>
где<7ш=1 — Pin — вероятность того, что на n-ом участке рабочего
отрезка пути захватного органа деталь не будет
находиться в положении, благоприятствующем захвату;
г — наибольшее количество деталей, которые одновременно
могут поместиться на рабочем отрезке линии стыка в
положении, благоприятном для захвата.
Таким образом, каждый элемент захватного органа за время
одного рабочего цикла может встретить на своем пути деталь в положении,
благоприятном для захвата, с вероятностью, значение которой
определяется из равенства
Зная, по какому закону распределяются вероятности pin вдоль
линии стыка ориентирующих поверхностей, т. е. располагая графиком,
показанным на фиг. 54, можем определить все значения р/л, а
следовательно, и результирующее значение pls.
Иногда для некоторых целей, как, например, для расчета основных
размеров автоматических ориентирующих устройств выгодней
пользоваться средним значением вероятностей pin, которое в силу того, что
п=г
Х\(\-Ры)=(\-Ри)г, C.116а)
будет равно
Pfc-1-т/ П^-Р'п)- C-117)
Для упрощения расчетов удобней пользоваться предельными
значениями вероятностей pin, которые согласно формулам C . 71) и C . 74)
равны
PiPnm* = С'Р"§Г (б' - 2 аГС Sln T?i)
и
PiPmin = С'Р'к ? (аГС Sin yWT* ~ аГ° ^ "Н *
133

Тогда для определения р/2~ получим более простое выражение
р,2 = 1 - A - PlPmaxr A - piPmJ-m = 1 - A - Picy, C.118)
где т — показатель, зависящий от длины отрезка линии стыка М—А
(см. фиг. 52), свободного от деталей. Как правило, показатель
т не выходит за пределы 1 -f- 3.
Что касается количества деталей г, вмещающихся одновременно
в рабочем участке линии стыка ориентирующих поверхностей, то оно
не будет, очевидно, превышать
г^=Пф~Щ E.118а)
и не будет меньше
Гш!„=-?. (с?. 1186)
Таким образом, мы имеем все данные для расчета вероятности р/2,
а следовательно, и для определения коэффициента отдачи k, который
согласно формуле C. 82) в общем случае равен
k=Pizpvpe. C.119)
В качестве примера, произведем расчет коэффициента отдачи
дискового карманчикового автоматического ориентирующего устройства,
показанного схематически на фиг. 52, при загрузке гладких
цилиндрических ваГликов диаметром d = 9 мм и длиной / = 18, 22 и 36 мм.
Основные данные ориентирующего устройства при этом следующие:
диаметр бункера D = 250 мм\ ширина карманов В = l,2d » 11 мм\
угол наклона днища а = 45°; коэффициент трения f — 0,2 -f- 0,3
(q = 11е -г- 17°); число оборотов диска п = 20 об/мин, что
соответствует окружной скорости v = * р « 16 м/мин. Расположение
деталей — хордальное.
Развернутая формула для коэффициента отдачи с учетом формул
C. 82), C. 118), C. 71), C.74), C. 13), C. 92), C. 107) и C. 114)
запишется так:
k = [1 -A -р?РтахГ • A -PiPmin)r-mPvPe =
^'iy^w ?Htg*-arcsinti?r)'
1 —-arcsin Гл — arctg-r
/i + (t) l K + V
x
jr—m
X
X^X(l-X). C.119a)
Как вытекает из расчетов, приведенных в параграфе 23, скоростной
коэффициент остается равным единице для скоростей, не превышающих
16 м/мин, если -j = 2 и для скоростей, не превышающих 28 м/мин,
134

если -j = 4. Поэтому для всех рассматриваемых в данном примере
деталей р0 = 1.
Согласно формулам C .114) и C. 107) имеем
0,9 -f + 1,4 15о 0,9-у- + М
_ = 1 — 1805 •
Pa-1-X-l-f-
Т + 2
d
т + 2
Принимая в среднем
:+'п
_ я (D — 2d) + 2?>
' ~ 2 ~~ 4/
и предполагая, что на свободном от деталей рабочем участке линии
стыка ориентирующих поверхностей будет вмещаться не больше трех
разрозненных деталей, т. е. принимая т = 3, J0
после соответствующих подстановок всех ' j
параметров в формулу C. 119) получим в
результате расчетов значения
коэффициента отдачи, приведенные в табл. 5. В
этой же таблице приведены также
промежуточные результаты расчетов и
результаты экспериментального
определения коэффициента отдачи.
Графическое изображение функции k = /(-j)
дано на фиг. 68.
Как видно из сопоставления результатов, расхождения между
расчетными и экспериментальными значениями коэффициента отдачи
дискового карманчикового ориентирующего устройства для всех
рассматриваемых деталей не превышают 3 — 3,5%.
Таблица 5
Результаты расчета коэффициента подачи карманчикового дискового
ориентирующего устройства
Фиг. 68. График значений
коэффициента отдачи карманчикового
дискового ориентирующего
устройства:
/—расчетного; 2 —
экспериментального.
1
d
2
3
4
d
I
0,5
0,33
0,25
г
17
13
9
1
v^w
0,89
0,95
0,97
PiPmax
0,48
0,6
0,66
PiPmin
0,059
0,042
0,03
PiL
0,94
0,96
0,97
Pa
0,935
0,937
0,94
k
красч
0,88
0,90
0,91
b
"эксп
0,86
0,90
0,94
Расчет коэффициента отдачи для автоматических ориентирующих
устройств с захватными органами,
совершающими возвратно-поступательные движения
Автоматические ориентирующие устройства, захватные органы
которых совершают возвратно-поступательное движение, характерны
тем, что в них, как правило, элементы захватного органа перемещаются
135

не вдоль, а поперек линии стыка ориентирующих поверхностей.
Поэтому суммарное значение вероятности pin в этих устройствах несколько
меньше, нежели в автоматических ориентирующих устройствах с
вращающимися ' захватными органами.
Если вероятность детали оказаться на линии стыка в положении,
благоприятном для захвата, обозначить через ръ а вероятность ее
оказаться в таком же положении в толще деталей — через р2, то
суммарная вероятность р& будет равна
н
ря=1-Aв-й)A-А)т, E.120)
где Я — толщина слоя деталей на ориентирующих поверхностях;
b — высота или вообще тот размер правильно расположенной
детали, который измеряется в направлении движения
захватного органа.
Коэффициент отдачи, как и для всех автоматических
ориентирующих устройств, в данном случае будет
k = pizPvPo-
В качестве примера приведем расчет коэффициента отдачи
секторного автоматического ориентирующего устройства при
ориентировании плоских деталей, имеющих форму прямоугольных пластин
толщиной s = 1,25 мм, шириной Ъ — 10 мм и длиной / = 10, 20, 30,
40 и 70 мм. Угол наклона ориентирующих поверхностей а = 60Q,
коэффициент трения / = 0,2, длина сектора L = 250 мм, наибольший
угол наклона ребра сектора а^ = 45°, а0 = 10°, соотношение ради-
усов — =1, число оборотов кривошипа п = 40 об/мин.
Скоростной коэффициент для рассматриваемого случая pv = 1,
потому что согласно формуле C. 100) имеем
« ^ 981 (sin 45° — 0,2 cos 45°) . 3600 Г Г ,
1 >Ро = 4. 10.25-40* (arCC0S [!-
- 1D5°- И0)-^]}^ 1,63.
Коэффициент сцепляемости для гладких плоских деталей, если
принять, что угол трения между ними достигает 12°, будет
Ро«1-? = 0,93.
Полагая, что для плоских деталей вероятность р2 того, что сектор,
перемещаясь сквозь толщу деталей, встретит на своем пути деталь в
положении, благоприятном для захвата, будет практически равна
нулю, получим р/2 » рх = pip.
Так как pip = C'pKC pipm>
а для плоских тонких деталей С'рк = 1, то после постановки значений
р" и р™ по формулам C . 43) и C . 62), получим
ft«P;^>oe±(arc^ C.121)
136

Таблица 6
Результаты расчета коэффициента отдачи секторного бункерного
ориентирующего устройства
1
т
1
2
3
4
7 J
" 2 / /
0,42
0,45
0,72
0,78
0,84
- arcsin -J—\
tgaj
1
0,66
0,5
0,4
0,25
Po
0,93
0,93
0,93
0,93
0,93
к
Красч
0,39
0,4
0,33
0,29
0,195
^ЭКСП
0,6
0,64
0,58
0,3
0,2
Результаты промежуточных и окончательных расчетов,
произведенных по этой формуле, а также соответствующие экспериментальные
значения коэффициентов отдачи
взяты из опубликованных
материалов [28], приведены в табл.
6. Графическое изображение
расчетного (кривая 1) и
экспериментального (кривая 2) значений
функции ? = / (у) дано на
фиг. 69.
Из сопоставления
экспериментальных и расчетных
значений коэффициентов отдачи
видно, что, если для соотношений
размеров от у = 1 до у = 3 расхождения между этими значениями
достигают почти 40%, то для соотношений размеров от у
расчетные значения почти точно совпадают с экспериментальными.
Расчет коэффициента отдачи бункеров-воронок
Как уже отмечалось выше, бункера-воронки являются
автоматическими ориентирующими устройствами, которые могут быть названы
устройствами с точечным стыком ориентирующих поверхностей.
Благодаря этой особенности бункеров-воронок ориентируемые в них
детали устремляются всегда к одной точке — вершине конуса, откуда'они
с помощью захватного органа отводятся в приемный лоток.
Принципиально бункера-воронки могли бы найти применение для
автоматического ориентирования деталей различных форм, но наиболее
пригодными они оказываются для деталей цилиндрических.
Так как любая цилиндрическая деталь, брошенная на коническую
поверхность бункера в произвольном положении, окажется у вершины
конуса в положении 1, показанном на фиг. 49, то для этих деталей
значения вероятностей pkp и р\'р будут, очевидно, приближаться к еди~
2 3
Фиг. 69. График значений коэффициента-
отдачи секторного бункерного
ориентирующего устройства:
1 — расчетного; 2 — экспериментального.
4*>т =
1зг

нице. Поэтому коэффициент отдачи бункеров-воронок будет
выражаться равенством
k = Pis • pv Pa = ркрр ipPm PvPo я* Рт PvPo-
Подставив для p'm, p0 и Ра соответствующие значения из формул
C . 70), C . 99), C. 107) и C . 114), получим развернутую формулу
для коэффициента отдачи бункеров-воронок в виде:
*-[1+G)*-(t)'J[2-4(z-«' +
+ sin
")h
+
зо V
2/
g (sin a' — / cos a')
1,4--+ 0,9
4+1
C.122)
Зная коэффициент отдачи, можем определить среднюю произвол
дительность бункера-воронки, которая, как и для всех автоматических
ориентирующих устройств, будет равна Q = znk.
Наибольшее количество деталей г, выдаваемое за один рабочий цикл
из бункера-воронки, будет равно двум, потому что после выдачи одной
детали, оказавшейся в положении 1, показанном на фиг. 49, второй,
ближайшей к выходу, будет диаметрально расположенная деталь,
находящаяся в положении 2. Таким образом, производительность
бункеров-воронок при автоматическом ориентировании цилиндрических
деталей будет выражаться формулой
Q - 2л [1 + (|J- (?)] [2 - ?(!cosa' + sin a')] x
1,44+0.9
х
+ !)]/;
2/
/
turn Iмин. C.123)
g (sin a' — / cos a')
+ 1
Пользуясь формулами C .122) и C. 123), произведем в качестве
примера расчет коэффициента отдачи и производительности бункера-
/
d
1
1,6
2
%Ь
3
4
D
аг = ч
1,3
1,65
1,8
1.8
1,8
1,8
+
в
\\
ъ
45°
45°
50°
50°
50°
57°
///
^i
0,31
0,84
1
1
1
1
ttt
^2
0,91
0,89
0,86
0,62
0,51
0,37
Ро
0,93
0,93
0,93
0,93
0,93
0,93
Р P(j
0,26
0,7
0,8
0,57
0,48
0,34
50
Pv
0,91
0,88
0,88
0,87
0,86
0,34
k
0,236
0,615
0,705
0,5
0,41
0,29
Результаты расчета произво
Q
24
61
70
50
41
29
Обороты
100
Pv
0,835
0,8
0,79
0,78
0,71
0,745
k
0,216
0,56
0,62
0,445
0,336
0,254
Q
43
112
124
89
67
51
ш

воронки при автоматическом ориентировании цилиндрических деталей
диаметром d = 9 мм и длиной / = 9; 14,5; 18; 22,5; 27 и 36 мм.
При этом угол наклона образующей бункера а = 45°; коэффициент
трения между бункером и деталями, а также между самими деталями
принимаем в среднем / = 0,3; ориентирование производится при числах
оборотов штифта п = 50, 100, 150, 200, 250 и 300 об/мин.
Полагая, что угол дополнительного наклона с^ для коротких
деталей, т. е. для -j = 1 и 1,6, равен нулю, для средних (-^- = 2 ~ 3)
он достигает 5°, а для длинных (-^- > 4) находится в пределах 10—15°,
и, подставляя соответствующие значения для всех параметров,
фигурирующих в формулах, получим в результате расчетов искомые значения
коэффициента отдачи и производительности бункера-воронки для
деталей различной длины и для различных чисел оборотов штифта.
Промежуточные и окончательные результаты расчетов сведены в
табл. 7. Кроме того, на графике (фиг. 70,а) производительность
изображена в виде функции от соотношения размеров -т- и чисел оборотов
л штифта. На этом же графике (фиг. 70,6) для сравнения приведены
значения производительности, определенные экспериментальным путем
в тех же условиях, для которых были произведены расчеты.
Как видно из сопоставления результатов, расчетные и
экспериментальные значения производительности согласуются друг с другом
хорошо. Более или менее значительные расхождения между этими
значениями наблюдаются только для роликов (-т- > 1), а частично и для
длинных валиков (-т- « 4).
Указанные расхождения находят свое объяснение в том, что для
упрощения расчетов значения некоторых параметров выражены
формулами первого приближения или приняты в приближении как
постоянные, что, строго говоря, не соответствует действительности. Так,
например, значения вероятностей ркр и р\р были приняты равными
единице, хотя в действительности, в соответствии с формулой C . 51),
Таблица 7
дительности бункера-воронки
штифта в мин
150
Pv
0,77
0,725
0,715
0,7
0,68
0,66
k
0,2
0,505
0,57
0,4
0,32
0,224
Q
60
151
171
120
96
67
200
Pv
0,715
0,663
0,65
0,634
0,61
0,59
k
0,186
0,463
0,52
0,36
0,29
0,2
Q
74
185
208
144
116
80
250
Pv
0,665
0,61
0,6
0,58
0,554
0,54
k
0,173
0,426
0,48
0,335
0,264
0,183
Q
86
213
240
167
132
91
300
Pv
0,625
0,57
0,56
0,54
0,51
0,49
k
' 0,16
0,4
0,45
0,31
0,24
0,167
Q
98
240
270
186
144
100
139

для коротких деталей должно быть pip < 1, потому что короткие
детали, упавшие на коническую поверхность бункера своей цилиндриче-
0 I I I I I I 1 О I 1 1 1 1 1
/ 1,6 2 2,5 3 4 1 0 2 2,5 3 4
4 4 5) i
Фиг. 70. График значений коэффициента отдачи и производительности бункера*
воронки:
а — расчетного; б — экспериментального.
ской поверхностью, могут расположиться своей осью не только вдоль
образующей конуса, но и лечь поперек приемной трубки.
Расчет коэффициента отдачи вибрационных ориентирующих
устройств
В вибрационных автоматических ориентирующих устройствах
коэффициент отдачи согласно формуле C. 84) равен
А==A — Цр/р)РсР(г,
где Sp/р — сумма вероятностей всех отсеиваемых различимых
положений детали. Эта формула может быть еще упрощена, если учесть,
что скоростной коэффициент, выраженный формулой C. 103), может
быть практически принят равным единице, потому что часто при тех
режимах, при которых значение скоростного коэффициента только
начинает уменьшаться, начинается уже хаотическое движение деталей на
лотке и работа автоматического вибрационного ориентирующего
устройства прекращается. Так как при правильной конструкции лотка
неопределенные положения деталей на ориентирующих поверхностях
практически исключаются и детали движутся по лотку в разрозненном
виде, то для случая, когда отсеваются все положения, за исключением
одного, коэффициент отдачи вибрационного ориентирующего
устройства будет выражаться равенством
k = PipPo = р'крр1рРа = С'рк Q О - X). C. 124)
140

При этом предполагается, что скорость поступления деталей к
входу лотка не ниже средней скорости движения деталей по лотку, что
при правильной конструкции ориентирующего устройства всегда
должно иметь место.
Пользуясь формулой C. 124), можем определить коэффициент
отдачи для деталей любых форм. Так, например, для цилиндрических
квадратных роликов, которые должны выдаваться из бункера, лежа
на основной поверхностии лотка каким-либо из своих базисов, если
принять q = 10°, будем иметь
*-(«-тг)('--!ЙН-м*
Для плоских прямоугольных пластин толщиной s = 1,5 мм,
шириной Ь = 10 мм и длиной / = 20 мм, для которых существуют
только два различимых определенных устойчивых положения на
ориентирующих поверхностях, для случая выдачи деталей из бункера
в более устойчивом положении получим соответственно
6 2arctgT 1ПОЧ
Для плоских треугольных пластин толщиной 2 мм и со сторонами
а = 30 мм, Ь = 25 мм и с = 20 мм, которые, имея шесть различимых
определенных устойчивых положений должны выдаваться из бункера
в наиболее устойчивом положении, двигаясь более острым концом
вперед, получим
k = 0,5^-.Pa.
Принимая во внимание, что с некоторым приближением можно при-
&а а
нять ^-« , , получим окончательно
Ь~№а + аь + с ¦P^O>53o + 25 + 2oA-w)gaa19'
Сопоставление полученных результатов с соответствующими
экспериментальными данными показывает, что для вибрационных
ориентирующих устройств расчетные и экспериментальные значения
коэффициентов отдачи совпадают не хуже, чем для других типов БОУ.
ВТОРИЧНОЕ ОРИЕНТИРОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ
Основные способы вторичного ориентирования
Как уже отмечалось выше, вторичным ориентированием называется
та часть процесса автоматического ориентирования, в течение которой
все детали, находящиеся в различных, но определенных и устойчивых
положениях на ориентирующих поверхностях, приводятся в какое-
tVi^r)
141

либо одно заданное (или избранное) определенное устойчивое
положение.
Приведение всех деталей, выходящих из ориентирующего
устройства, в какое-либо одно определенное положение может быть
осуществлено двумя различными способами. Первый способ, состоящий в
отсеивании всех неправильно расположенных деталей, называется
пассивным ориентированием, второй, при котором неправильно
расположенные детали не отсеиваются, а переводятся в другие положения,
может быть назван соответственно ориентированием активным.
И пассивное и активное ориентирование может, в свою очередь,
производиться либо непрерывным, либо дискретным способами.
Непрерывным называем такой способ ориентирования, при котором весь
процесс ориентирования осуществляется на непрерывно движущихся
деталях. Под дискретным подразумеваем способ ориентирования, при
котором ориентируемые детали подаются на ориентирующие позиции
по одной штуке через одинаковые интервалы времени и в процессе
контроля правильности положения остаются неподвижными.
При непрерывном ориентировании движущей силой может служить
сила тяжести, сила инерции или сила трения. При дискретном
ориентировании деталь перемещается, как правило, под действием силы
соответствующих механизмов.
Непрерывное ориентирование всегда более производительно,
нежели дискретное, однако оно применимо только для деталей,
положения которых легко различимы, т. е. отличаются друг от друга
достаточно большой разницей, хотя бы одного из основных параметров.
Если же отдельные положения детали трудно различимы, т. е. их
одноименные параметры отличаются друг от друга весьма мало, или
же различия между отдельными положениями определяются только
некоторыми слабо выраженными особенностями той или иной
поверхности (см. фиг. 37,в), то автоматическое ориентирование может быть»
как правило, осуществлено только дискретным способом.
Контрольные органы вторичного ориентирования
Параметрами, определяющими положение деталей на
ориентирующих поверхностях, являются обычно либо координаты определенных
точек деталей, либо контуры их проекций. Поэтому контрольными
органами как первичного, так и вторичного ориентирования служат
соответствующие измерительные приборы для измерения длин и формы.
Эти приборы могут быть различных принципов действия и различной
сложности в зависимости от того, какое количество информации
требуется для контроля при данной конфигурации ориентируемой детали
и принятом способе вторичного ориентирования.
Так, например, при непрерывном автоматическом ориентировании
деталей простых форм, когда на каждой ориентирующей позиции
проверяется обычно один параметр и в качестве результата измерения
дается не истинная величина параметра, а информация о том, не
превышает ли эта величина некоторого данного значения, контрольные
142

органы будут являться простейшими однопредельными калибрами раз-
мера или калибрами формы. При дискретном ориентировании и одно-
параметровом контроле контрольный орган в зависимости от формы
детали может иметь вид либо однопредельного калибра, либо
соответствующего датчика, проверяющего в определенном месте наличие
различительного элемента поверхности детали. И в том, и в другом случае
результат однопараметрового контроля будет являться ответом на
вопрос, соответствует ли данное значение контролируемого параметра
требуемому положению детали. Следовательно, информация,
поступающая от однопараметрового контрольного органа, будет всегда
являться одним из двух возможных сообщений (либо да, либо нет). Это
сообщение может быть дано наличием или отсутствием какого-либо кон-
трольного импульса, например механического или электрического.
Так как наличие или отсутствие импульса со стороны контрольного
органа соответственно приводит или не приводит к срабатыванию
исполнительного органа, то последний, имея при однопараметровом
контроле только два возможных состояния, может быть так же, как и
контрольный орган, предельно простым.
Если количество информации, поступающее от однопараметрового
контрольного органа недостаточно и для уменьшения количества
позиций вторичного ориентирования было бы желательно знать, в каком
именно положении деталь находится (а не только, является ли данное
положение правильным или неправильным), то увеличить количество
информации можно путем применения многопараметровых
контрольных органов.
Под многопараметровыми подразумеваем такие контрольные
органы, которые могут производить контроль многих параметров детали
одновременно. Принципиально многопараметровый контроль может
производиться как:
а) собственно многопараметровый контроль, при котором
контролируются одновременно различные параметры детали;
б) многопозиционный контроль, при котором контролируется один
и тот же параметр в нескольких положениях одновременно;
в) комбинированный многопараметровый контроль, при котором
контролируются несколько параметров в нескольких положениях
одновременно.
Естественно, что с увеличением количества контролируемых
одновременно параметров контрольные органы соответственно
усложняются. Одновременно усложняются также и исполнительные органы,
потому что они в зависимости от поступающей информации должны
производить различные действия, например поворот ориентируемой детали
вокруг различных осей и на различные углы.
Обычно с применением многопараметрового и, в частности,
многопозиционного контроля ориентирующие устройства усложняются
настолько, что в большинстве случаев оказывается более выгодным
применение нескольких ориентирующих позиций с контролем однопара-
метровым, нежели одной позиции с одним сложным многопараметровым
контрольным органом. Исключением могут являться только такие слу-
143

чаи дискретного ориентирования, когда наряду с многопараметровымн
контрольными органами могут быть использованы простые
исполнительные органы одинарного действия. В качестве примера может
служить деталь в виде квадратной плоской пластинки с несимметрично
расположенным отверстием, показанная на фиг. 71. Так как
правильно ориентированная деталь такой формы отличается только
определенным положением отверстия, то, если диаметр этого отверстия в
сравнении с размерами детали мал и влияние его на положение центра
тяжести незначительно, такого рода деталь будет являться типичным
примером детали с трудноразличимыми положениями. Очевидно, что ни один
из семи основных параметров, определяющих положения деталей,
в данном случае использован быть не может. Поэтому определять
положения пластинки можно только по положению отверстия. Так как
контроль положения отверстия на движущейся детали затруднителен,
приходится применять для нее дискретный способ ориентирования.
Рассматриваемая деталь может иметь восемь различимых
положений, соответствующих восьми положениям отверстия, обозначенным i
на фиг. 71, а цифрами 1—8. Только одно из этих положений, например
положение /, может считаться правильным. Детали, находящиеся во
всех остальных положениях, должны быть отсеяны или
переориентированы.
Анализируя способы приведения всех деталей в положение У,
видим, что это может быть достигнуто путем поворота детали вокруг
одной или двух различных осей. В частности, положения, обозначенные
нечетными цифрами, могут быть приведены в положение 1 путем
поворота детали вокруг оси / на угол 90, 180 или 270°. Если же деталь
находится в одном из положений, обозначенных четными цифрами, то
для приведения ее в положение / необходим поворот ее не только
вокруг оси /, но также вокруг оси // или оси ///.
При однопараметровом контроле, который для указанной детали '
осуществится с помощью какого-либо датчика, снабженного
измерительным стержнем по диаметру контролируемого отверстия,
исполнительный орган может быть наиболее простым, потому что при
поступлении импульса от контрольного органа он должен выполнять всегда
одно и то же действие. Установив контрольный орган в положение /
(поперечное сечение измерительного стержня обозначено на фиг.71
буквой «и»), мы при опускании датчика получим контрольные
импульсы во всех положениях, за исключением одного, когда измерительный
стержень войдет в оказавшееся под ним отверстие пластинки.
Попутно следует отметить, что при дискретном ориентировании
контрольные импульсы должны приводить к срабатыванию
исполнительных органов только после отхода датчика, следовательно, они
должны поступать на исполнительные органы через соответствующие
запоминающие устройства.
Таким образом, применяя однопараметровый контроль и простой
исполнительный орган в виде соответствующего сталкивающего
механизма, мы можем для рассматриваемой детали осуществить вторичное
пассивное ориентирование на одной ориентирующей позиции. Так как
144

все восемь положений детали равновероятны, то коэффициент отдачи
вторичного ориентирования не будет в этом случае превышать 0,125.
Желая повысить коэффициент отдачи вторичного ориентирования.
и довести его до единицы, мы должны вместо пассивного применить
активное ориентирование. Сохраняя при этом однопараметровый
контроль и применяя исполнительные органы одинарного действия, мы
%. г г/
Фиг. 71. Пример детали с трудноразличимыми положениями:
а—.деталь; б, в, г —контроль положений соответственно с помощью одно-
параметрового, восьмипараметрового, двухпараметрового контрольных
органов.
будем иметь не менее семи ориентирующих позиций, потому что среди
восьми различимых положений детали какое-либо одно будет являться
обязательно правильным и для приведения детали в заданное
положение может понадобиться семикратное повторение
контрольно-исполнительной операции.
Если вместо однопараметрового однопозиционного контроля
применить восьмипозиционный, оснащая датчик восемью измерительными
стержнями (фиг. 71, в), то при соответствующем выполнении
исполнительного органа количество этапов вторичного активного
ориентирования можно сократить до одного. Очевидно, что исполнительный орган
в этом случае будет весьма сложным, потому что в зависимости от
Ю П60
145

положения детали он должен будет выполнять не менее четырех
различных действий, а именно: поворот вокруг оси / на три различных
угла и поворот вокруг оси // (или оси ///) на 180°.
Вторичное активное ориентирование указанной детали можно
осуществлять также, сочетая многопозиционные контрольные органы с
исполнительными органами одинарного действия. Так, например,
применяя двухпозиционный контрольный орган, проверяющий два
положения детали одновременно (фиг. 71,г), можно осуществить вторичное
активное ориентирование на четырех позициях, из которых первые три
будут оснащены простыми исполнительными органами, поворачиваю-
Фиг. 72. Пример детали, для которой возможно осуществление непрерывного
ориентирования с применением двухпараметрового контрольного органа:
а — деталь; б — определенные устойчивые положения.
щими деталь на угол 90° вокруг оси /, а четвертая будет поворачивать
деталь на 180° вокруг оси // (или вокруг оси III).
Вместо чисто активного способа ориентирования может оказаться
иногда целесообразным комбинированный способ ориентирования, при
котором на одних ориентирующих позициях применяется активное, а на
других пассивное ориентирование. Так, например, при двухпозицион-
ном контроле рассматриваемой выше пластинки можно на четвертой
ориентирующей позиции вместо поворачивающего исполнительного
органа поставить более простой сталкивающий. Тогда коэффициент
отдачи будет равен только 0,5, но зато конструкция ориентирующего
устройства будет более простой.
Конструктивно наиболее простыми являются ориентирующие
устройства для непрерывного пассивного, а в некоторых случаях и
активного вторичного ориентирования, в которых в качестве контрольных
органов используются соответствующие калибры размеров й калибры
146

А-А
KNSSSSSSSSS^
формы, выполняющие одновременно также функции исполнительных
органов одинарного действия. Несколько наиболее типичных примеров
таких ориентирующих механизмов приведено на фиг. 23—27. В
большинстве случаев такие ориентирующие механизмы оснащены однопа-
раметровыми контрольными органами, но в некоторых случаях для
них может применяться и двухпараметровый контроль, особенно,
когда одним из параметров служит координата центра тяжести.
Типичным примером детали, для которой при непрерывном
пассивном вторичном ориентировании на одной из ориентирующих позиций
осуществляется двухпараметровый
контроль, может служить
трехгранная неправильная усеченная
пирамида с параллельными базисами$
показанная на фиг. 72,а.
Предполагается, что ориентирование этой
детали производится в
вибрационном автоматическом ориентирующем
устройстве.
Так как в результате
автоматического ориентирования все
детали должны быть приведены в
какое-либо одно определенное
устойчивое положение, то наиболее
целесообразным будет избрать в
качестве этого положения положение
преобладающее, потому что
вероятность его наибольшая, а
следовательно, оно обеспечивает
наибольшее значение коэффициента отдачи
автоматического ориентирования.
Для большинства реальных
деталей преобладающее положение
отличается обычно наибольшей
устойчивостью и наименьшей высотой.
Поэтому, произведя контроль
правильности положений по этой высоте,
мы уже на первом этапе ориентирования можем отсеять все группы
положений, кроме одной. Количество положений выделенной
(оставшейся) группы будет равно количеству сторон базисной грани или
заменяющей ее совокупности точек детали. Для трехгранной усеченной
пирамиды с параллельными базисами, если преобладающим будет
положение по одному из базисов, выделенная группа будет являться
укрупненной группой, включающей шесть положений, а именно: по три
положения по каждому из базисов. Количество отсеянных положений
будет при этом равно 12. Все выделенные положения показаны на
фиг. 72,6. (Если бы рассматриваемая пирамида была правильной, то
количество выделенных положений было бы также равно шести, но
среди них только два положения были бы различимыми).
б) L
Фиг. 73. Схема ориентирования
неправильной усеченной пирамиды:
а — механизм первичного ориентирования;
б — механизм первичного и вторичного
ориентирования.
10*
147

Механизм первичного ориентирования для рассматриваемой
детали показан на фиг. 73,а. Все детали, для которых высота больше Л,
будут с помощью этого механизма отсеяны.
Во вторичном ориентировании должны быть отсеяны детали
дальнейших пяти положений из выделенных шести. Отсев целесообразно
производить по тем параметрам, которыми оставшиеся положения
наиболее отличаются. Такими параметрами могут быть, например,
ширина Ьу поперечное плечо центра тяжести р и ордината верхней
точки «профиля» /С. В частности, избрав для первой позиции вторичного
ориентирования в качестве различительного параметра поперечное
плечо центра тяжести р, можем отсеять две подгруппы положений
деталей, т. е. четыре положения из шести. Из выделенных на этой
позиции двух положений (положения 1 и 4 па фиг. 72,6) можно
исключить второе, используя в качестве различительного параметра ординату
верхней точки «профиля». Этот отсев можно произвести либо отдельно
на второй позиции вторичного ориентирования, либо на первой
ориентирующей позиции с применением двухпараметрового контроля
Тогда вторичное ориентирование рассматриваемой детали будет
производиться на одной позиции, показанной на фиг. 73,6.
Исполнительные органы вторичного ориентирования
Как уже отмечалось выше, исполнительные органы автоматических
ориентирующих устройств должны либо отделять правильно
расположенные детали от неправильно расположенных (пассивное
ориентирование), либо изменять положение неправильно лежащих деталей
(активное ориентирование). Так как первая из этих функций
осуществляется обычно значительно проще и легче, пассивное ориентирование
имеет более широкое применение.
В первичном ориентировании, которое всегда является
ориентированием пассивным, разделение деталей может осуществляться либо
путем извлечения правильно расположенных деталей из навала, как
это имеет место в устройствах, в которых захватный орган служит
одновременно органом контрольно-исполнительным, либо путем
сталкивания из лотка деталей неправильно расположенных, как, например,
в барабанных, вибрационных и других ориентирующих устройствах,
где функции захвата и контроля разделены.
Во вторичном пассивном ориентировании разделение деталей
осуществляется, как правило, путем удаления из лотка деталей
неправильно расположенных. Эта функция может выполняться либо
специальными сталкивающими механизмами, срабатывающими после
поступления импульса от контрольных органов (см., например,
соленоидный механизм С на фиг. 28), либо совмещенными
контрольно-исполнительными органами, наиболее характерные примеры которых
показаны на фиг. 23—27.
Специальные сталкивающие механизмы могут принципиально
находить применение как при непрерывном, так и дискретном
ориентировании. Наиболее часто они применяются, однако, только при дискрет-
148

ном ориентировании. Необходимость в таких механизмах при
непрерывном ориентировании обычно отпадает, потому что при непрерывном
ориентировании в качестве сталкивающей силы может быть легко
использована сила, транспортирующая детали по лотку, а именно: сила
тяжести, сила инерции или сила трения.
Типичным примером исполнительного органа, в котором для
сталкивания деталей используется транспортирующая сила, может
служить контрольно-исполнительный орган механического
действия в виде треугольного калибра козырька (см.
фиг. 23 и 73), установленного над базисной
поверхностью на расстоянии /г, равном высоте выделяемого
положения. Детали, движущиеся по лотку в
положениях, высота которых больше размера ft, будут
упираться в наклонную поверхность козырька и,
перемещаясь вдоль этой поверхности, будут отдаляться
от направляющей поверхности лотка до тех пор, пока
не спадут с лотка в бункер. Как видно из фиг. 74,
условием сбрасывания деталей с лотка будет
соблюдение неравенства
Р cos y — UP sin у > fG cos a, C. 125) фиг 74 R pa>
чету угла у ка-
где Р = i|)G — сила, с которой деталь воздействует либра-сбрасыва-
на козырек; теля.
G — вес детали;
"ф — коэффициент, зависящий от характера движущей силы и
условий движения деталей на лотке;
у — угол между наклонной поверхностью калибра-козырька и
направляющей поверхностью;
fK— коэффициент трения между деталью и козырьком;
/ — коэффициент трения между деталью и основной поверх-
. ностью лотка;
а — угол наклона основной поверхности лотка.
В частности, для случая, когда движение деталей по лотку
происходит под действием силы тяжести и сила, с которой деталь воздействует
на козырек, P = Gsina, после соответствующих преобразований
неравенства C. 125) получим
у ^ arc cos
tga
C. 126)
где q%k = arctg fK.
Если же лоток представляет собой ленточный транспортер и деталь
движется вперед под действием силы трения, то с момента, когда деталь
упрется в козырек и начнет скользить по ленте, правая сторона
неравенства C . 125) становится равной нулю и тогда неравенство
C . 125) приводится к виду
Y< arctg Дс C.127)
149

или, что одно и то же,
Y *?¦?—©» E.127а)
В вибрационных автоматических ориентирующих устройствах в
зависимости от режима движения деталей по лотку угол у может быть
большим или меньшим. Так как сила, с которой деталь воздействует
на калибр-козырек, равна силе инерции, т. е. Р ==--сш>2 sin (со/),
неравенство C . 125) после преобразований запишется так:
Y^агсcos g{C0S(;« -Q«, C.128)
1 ^ а со2 sin (<at) w x
где g — ускорение силы тяжести;
a — амплитуда колебаний лотка;
со — круговая частота колебаний лотка.
Из формул C . 126) — C . 128) после подстановки
соответствующих значений для всех символов видно, что сбрасывание деталей
с лотка может происходить даже при достаточно больших значениях
угла у. Однако, так как с увеличением угла у возрастает
сопротивление движению детали по лотку, а следовательно, уменьшается ее
скорость, то во избежание уменьшения производительности автоматического
ориентирующего устройства угол у следует принимать возможно
малым.
Таким же способом, как сбрасывание деталей по высоте, может
происходить также их сбрасывание по ординате той или иной точки
профиля, т. е. по ординате той или иной точки контура проекции
детали на упорную плоскость (см. фиг. 23,6 и 73,6).
Наиболее просто осуществляется сбрасывание деталей с лотка в тех
случаях, когда отсев неправильно расположенных деталей
производится по ординатам центра тяжести, в частности по поперечному плечу
центра тяжести р. Тогда, сделав ширину лотка на определенном его
отрезке равной параметру р (или несколько большей его), мы без
специальных сбрасывающих механизмов путем опрокидывания деталей
вокруг продольной кромки отсеем все положения, для которых
поперечное плечо центра тяжести больше размера р (фиг. 25,а, 25,6,
73,6).
Аналогичным способом можно произвести отсев деталей и по
продольному плечу центра тяжести. Для этой цели необходимо сделать
в основной поверхности лотка такой вырез, чтобы через него выпадали
только детали в отсеиваемых положениях. Этот отсев деталей будет
происходить, очевидно, путем опрокидывания их вокруг поперечной
кромки (см. фиг. 25,в и 25,г), Вырез в лотке является в данном случае
калибром формы и поэтому соответствует форме деталей.
Анализируя работу ориентирующих механизмов, в которых
удаление деталей происходит путем опрокидывания их вокруг поперечных
кромок, можно прийти к выводу, что, во-первых, для пассивного
ориентирования деталей в этих механизмах необходимо производить конт-
150

роль положений не только по продольному плечу центра тяжести, но
также и по форме деталей и,, во-вторых, эти механизмы применимы
преимущественно для деталей плоских и деталей небольшой толщины.
Чем больше толщина детали, тем шире должен быть вырез, потому что
ширина его определяется не столько длиной продольного плеча центра
тяжести, сколько расстоянием поперечной кромки от наиболее
удаленной от нее точки передней части детали.
Если у плоской детали длина продольного плеча центра тяжести
k заметно отличается от половины длины детали -н-> измеряемой в том
1 . -^^
1 ." it i
\К
>ч 1
\
) (К
к
Л
Фиг. 75. Два способа расположения калибров формы для отсева неправильно
расположенных деталей путем их опрокидывания:
а, в — вокруг продольных кромок; о, г — вокруг поперечных кромок.
же направлении, то, сделав вырез с двумя параллельными
поперечными кромками, можно по одному параметру осуществить не только
пассивное,, но и активное ориентирование, как показано на фиг. 27,а.
Ширина выреза s должна при этом удовлетворять требованию
k<s< k.
Если в процессе вторичного пассивного непрерывного
ориентирования контроль положений производится по форме деталей, то отсев
неправильно расположенных деталей можно производить путем
опрокидывания их вокруг либо продольных, либо поперечных кромок. Два
характерных примера деталей, при пассивном ориентировании
которых одни и те же положения отсеиваютея двумя разными
способами, приведены на фиг. 75. В качестве первого примера избрана плоская
деталь в виде неправильного треугольника, в качестве второго —
низкий цилиндрический колпачок. Предполагается, что из двух пока-
151

занных на фиг. 75 положений деталей первые являются правильными.
На этой же фигуре показаны соответствующие ориентирующие
позиции с продольными (фиг. 75,а и 75,в) и с поперечными (фиг. 75,6
и 75,г) опрокидывающими кромками К—К,
Выбор того или иного способа опрокидывания отсеиваемых деталей
зависит от формы детали. Так как производительность обоих способов
примерно одинакова, предпочтение следует отдавать тому из них,
который обеспечивает более надежный и четкий отсев неправильно
расположенных деталей.
Кроме рассмотренных способов отсева, при непрерывном
пассивном ориентировании могут находить применение также контрольно-
исполнительные органы в виде щупов-сбрасывателей, реагирующих
на форму ориентируемых деталей. Один из таких механизмов показан
на фиг. 24.
Исполнительные органы при активном ориентировании, за
немногими исключениями, более сложны, нежели при пассивном, потому что
поворот детали на тот или иной угол является обычно более сложной
операцией, нежели ее сброс. Весьма просто осуществляется в процессе'
вторичного ориентирования изменение положения только таких
деталей, которые под действием силы тяжести стремятся занять всегда
одно и то же положение. К таким деталям относятся различные
стержневые детали с головками, как, например, винты, болты заклепки,
гвозди и т. п., а также многие конические детали. К таким же деталям
можно отнести и плоские удлиненные детали, преобладающее положение
которых характеризуется различными значениями продольных плечей
центра тяжести 1г и /2. Контрольно-исполнительные органы для
автоматического ориентирования таких деталей показаны на фиг. 27,а,
б, в.
Для деталей с трудно различимыми положениями, для которых
непрерывное активное ориентирование неосуществимо, исполнительные
органы приобретают вид более или менее сложных механизмов,
переводящих деталь из одного определенного устойчивого положения в
Другое.
Если исполнительный орган выполняет только какую-либо одну
функцию, например поворачивает деталь вокруг одной оси всегда на
один и тот же угол, его можно назвать простым или одинарным
исполнительным органом в отличие от исполнительных органов сложного
действия, которые могут осуществлять поворот детали вокруг
различных осей или вокруг одной оси на различные углы.
Анализируя различные возможные схемы и варианты
конструктивных решений исполнительных органов, приходим к выводу, что даже
простые исполнительные органы активного дискретного
ориентирования будут являться сравнительно сложными механизмами, примером
чего может служить механизм, показанный на фиг. 27,г. С увеличением
количества функций, выполняемых исполнительными органами,
конструкция их усложняется настолько, что, как правило, более выгодным
становится применение нескольких ориентирующих позиций с
простыми исполнительными органами, нежели одной позиции с исполнитель-
152

ным органом сложного действия. По этой причине сложные
исполнительные органы в настоящее время фактически не применяются.
Силой, осуществляющей поворот деталей на определяющих
поверхностях, может служить либо сила, транспортирующая детали вдоль
лотка, либо сила специальных механизмов поворота, принцип действия
которых соответствует принципу действия органов контроля. Так,
например, контрольным органам механического или пневматического
действия будут лучше всего соответствовать такие же исполнительные
органы; при электрическом или фотоэлектрическом контроле
исполнительные органы будут приводиться соответствующими
электромагнитами и т. д.
Количество позиций вторичного ориентирования
Из приведенных выше примеров вторичного ориентирования можно
сделать вывод, что количество позиций, т. е. этапов, вторичного
ориентирования обусловливается не только конфигурацией ориентируемых
деталей, но также способами ориентирования и сложностью
контрольно-исполнительных органов.
Наибольшее количество ориентирующих позиций вторичного
ориентирования требуется при активном дискретном ориентировании
деталей с применением контрольных и исполнительных органов
одинарного действия. В общем случае это количество будет равно
Епих-ЛГр —1, E.129)
где Np — количество различимых устойчивых положений, в которых
деталь может оказаться на определяющих поверхностях после
первичного ориентирования.
В качестве примера, иллюстрирующего зависимость количества
этапов вторичного ориентирования от формы деталей, на фиг. 76
приведена группа однотипных деталей с различными соотношениями
размеров и различным количеством осей симметрии. Количество
различимых положений показанных деталей находится в пределах от двух
(фиг. 76,а) до восьми (фиг. 76,в). При этом предполагается, что
контроль правильности положений деталей в первичном ориентировании
производился с помощью прямоугольных карманов, контуры которых
обозначены на фиг. 76,г штриховыми линиями.
Для каждой из приведенных деталей показаны рядом ее
различимые положения после первичного ориентирования, а римскими
цифрами отмечены этапы поочередного перехода от одного определенного
устойчивого положения к другому. Как видно из фиг. 76, наибольшее
количество этапов вторичного ориентирования для деталей а, б, в, г
равно соответственно 1, 3, 7, 5. При этом следует отметить, что для
детали 76,г, являющейся параллепипедом, весьма мало отличающимся
от куба, количество этапов вторичного ориентирования равно пяти,
потому, что все ее шесть положений после первичного ориентирования
трудно различимы.Если бы захватный орган улавливал разницу
между сторонами деталей а, 6, с, то количество различимых положений ее
1^

после первичного ориентирования было бы равно только двум и
вторичное ориентирование осуществлялось бы на одной позиции.
С увеличением количества параметров, проверяемых одновременно
контрольным органом, количество информации о положениях деталей
соответственно возрастает. Если при этом применить сложные испол-
L
а)
fill
ГП
>
и
1
17-=^
8,L=J
1>^Е
У>С
j к:
->
ш
а
,ш
OP D*DfQ. >
С\ЮЮЮ
ш
1
Ш
Ш
\и. —
[т-т , г
I
*1
л
I'N'H
11 III ||
lililill
F=
^^=
3
i
¦
ш
•liilljt
и;,
*
Фиг. 76. К расчету количества этапов вторичного ориентирования деталей.
нительные органы, способные в зависимости от поступающей
информации выполнять различные действия, то для всех деталей количество
этапов вторичного ориентирования можно уменьшить до одного.
Таким образом, наименьшее количество позиций активного
дискретного вторичного ориентирования для всех деталей будет равно
единице.
Если количество различимых положений детали после первичного
ориентирования больше двух, то однопозиционное активное вторичное
ориентирование осуществимо только с помощью сложного исполнитель-
154

ного органа. Как уже отмечалось выше, в таких случаях выгоднее
увеличить количество ориентирующих позиций, но зато иметь на всех
позициях исполнительные органы одинарного действия. Контрольные
органы могут быть при этом одно- и многопараметровыми, потому что
с увеличением количества проверяемых параметров сложность и
стоимость их возрастают незначительно.
Учитывая указанные особенности контрольных и исполнительных
органов, можно прийти к выводу, что наиболее выгодным будет такое
наименьшее количество позиций
активного дискретного вторичного
ориентирования, которое возможно при
применении исполнительных органов
одинарного действия. Так как каждое
одинарное действие исполнительного
органа характеризуется поворотом
детали вокруг одной оси и на один угол,
то наивыгоднейшее количество позиций
активного дискретного вторичного
ориентирования будет
l =s
Позиция I
У 1 с
с
ОозицияЕ
\ г
^ЕЗ- С
"\J-
= 2 о,-,
/=1
C.130)
3
3
3
Фиг. 77. Положения плоской
прямоугольной детали со
срезанным уголком при двухпара-
метровом контрольном органе.
где % — количество различных углов,
на которые может оказаться
необходимый поворот детали
вокруг i-ik оси;
s — количество различно
направленных осей поворота детали.
Количество контролируемых
одновременно параметров зависит при
этом от количества положений детали, в которых она может
оказаться на данной ориентирующей позиции. Если это количество
положений больше двух, контрольный орган должен проверять
одновременно не менее двух параметров. Так, например, для детали, показанной
на фиг. 76,6, наивыгоднейшее количество ориентирующих позиций
будет равно двум, потому что для приведения детали от любого из
четырех положений в какое-либо одно заданное положение может
понадобиться поворот ее на угол 180° вокруг двух взаимно
перпендикулярных осей. При этом контрольный орган первой ориентирующей
позиции будет двухпараметровым, а второй — однопараметровым.
Схематически-первая и вторая ориентирующие позиции названной детали
изображены на фиг. 77, на которой положение измерительных
стержней указано кружочками, оси поворота обозначены штрихпунктир-
ными линиями, а срабатывание или несрабатывание исполнительных
органов отмечено соответственно дугами или точками на линии,
показывающей направление движения деталей между ориентирующими
позициями.
155

Меняя места расположения измерительных стержней и порядок
срабатывания исполнительных органов, можно приводить все
ориентируемые детали к любому из ее различимых определенных устойчивых
положений.
Если бы при ориентировании рассматриваемой детали применять
только однопараметровые контрольные органы, количество
ориентирующих позиций в соответствии с формулой C . 129) увеличилось бы
до трех. Желая иметь на выходе ориентирующего устройства все дета-
Лл„ - Ллч m ли в положении 4, мы могли
Позиция Л Позиция Ш
Позиция I
1
~ЕЗ
KJ~
-vj-
з-
"W
э
ЗЕЕЗ
к^г
з
4-
3
з-
бы принять порядок
срабатывания исполнительных
органов и расположить их
измерительные стержни
так, как показано на фиг.
78.
При пассивном
вторичном ориентировании
количество ориентирующих
позиций, как правило,
меньше, чем при активном.
Анализируя работу
механизмов пассивного
вторичного ориентирования,
можно прийти к выводу, что
какой-либо прямой
зависимости между
количеством ориентирующих
позиций и количеством
различимых положений деталей
после первичного
ориентирования, т. е. количеством различимых положений их на первой
позиции вторичного ориентирования, ни при непрерывном, ни при
дискретном способах ориентирования не существует. Решающее
влияние оказывает в данном случае характер параметров, по которым
производится контроль правильности положений деталей на отдельных
ориентирующих позициях.
Если на первой позиции вторичного ориентирования контроль
правильности положений деталей производится по такому параметру,
который хотя бы для двух положений детали, в том числе и положения
выделяемого, (заданного), имеет одинаковые значения, то процесс
вторичного ориентирования на этой позиции закончиться не может.
Конечной будет только та позиция, на которой количество различимых
положений не больше двух, или на которой значение контролируемого
параметра для выделяемого положения будет отличаться от значений
этого же параметра для всех других положений, возможных на этой
позиции.
Так, например, при пассивном непрерывном ориентировании
плоских деталей формы неправильных треугольников и четырехугольни-
Фиг. 78. Положения плоской прямоугольной
детали со срезанным уголком при одиопара-
метровом контрольном органе.
156

ков количество различимых положений деталей после первичного
ориентирования будет равно соответственно шести и восьми. Выделив,
как заданные, положения наиболее устойчивые и произведя контроль
правильности положений по ширине Ь или поперечному плечу центра
тяжести р, мы можем отсеять на первой ориентирующей позиции не
более шести положений четырехугольных и не более четырех
положений треугольных пластин. Следовательно, на второй ориентирующей
позиции количество различимых положений обеих деталей может быть
сведено к двум. Таким образом, вторичное ориентирование обеих
деталей может быть выполнено на двух позициях, несмотря на то что
количество различимых положений их после первичного ориентирования
различно. Такое же количество позиций вторичного пассивного
непрерывного ориентирования получится и для прямоугольной
пластины со срезанным уголком, имеющей после первичного ориентирования
четыре различимых положения, показанных на фиг. 76,6.
Для пассивного дискретного ориентирования количество
ориентирующих позиций почти всегда и без затруднений может быть сделано
равным единице, потому что каким бы ни было количество различимых
положений детали после первичного ориентирования, мы всегда можем
подобрать такой параметр или такую группу параметров, значения
которых чля выделяемого положения будут отличаться от значений для
всех остальных различимых положений.
На основании приведенных примеров и рассуждений можно сделать
вывод, что в наиболее общем случае количество позиций пассивного
вторичного ориентирования (как непрерывного, так и дискретного)
может быть выражено равенством
?=»и, E.131)
где и — количество параметров или групп параметров, по которым
необходимо производить поочередный отсев неправильно
расположенных деталей до окончательного выделения требуемого положения.
Если выделяемое положение детали не является наиболее
устойчивым, то значение параметра, по которому производится отсев, не будет
являться наименьшим, и поэтому через контрольно-исполнительный
орган пройдут детали не только в выделяемых, но и во всех более
устойчивых, нежели выделяемое, положениях. Так как при пассивном
непрерывном ориентировании для отсева более устойчивых положений
потребуется еще по крайней мере одна дополнительная позиция
ориентирования, наименьшее количество этапов вторичного ориентирования
для этого случая будет равно
Е = и+1. E.132)
Транспортирование деталей в процессе вторичного ориентирования
Сложность каждого автоматического ориентирующего устройства
зависит, с одной стороны, от количества ориентирующих позиций и
сложности контрольно-исполнительных органов, а с другой — от
сложности системы транспортирования деталей между отдельными ори-
<*
157

ентирующими позициями и между последней ориентирующей
позицией и накопителем.
Как уже отмечалось выше, процесс транспортирования деталей
в автоматических ориентирующих устройствах может осуществляться
под действием силы тяжести деталей, силы инерции, силы трения и,
наконец, силы специальных транспортирующих механизмов,
например цепных и скребковых шаговых транспортеров, грейферов
и т. п.
Наиболее просто осуществляется гравитационное
транспортирование, потому что для осуществления его не требуется ни специальных
транспортирующих механизмов, ни источника энергии. Но вместе с тем
гравитационное транспортирование имеет ряд существенных
недостатков, которые весьма ограничивают возможности его применения. К
таким недостаткам следует отнести, во-первых, сравнительно большие
углы наклона, а следовательно, и сравнительно большие длины лотков и,
во-вторых, возможность заклинивания деталей в лотках. Указанных
недостатков лишены остальные способы транспортирования, которые
для своего осуществления требуют источники энергии и более или
менее сложные механизмы привода.
Выбор того или иного способа транспортирования деталей в
процессе вторичного ориентирования зависит от ряда обстоятельств, а
главное — от способа и количества позиций вторичного
ориентирования, характеристики ориентируемых деталей и принципа действия
захватного органа в первичном ориентировании. Так, например, для
деталей, ориентируемых непрерывным способом, можно использовать
как гравитационное, так и инерционное или фрикционное
транспортирование, а для деталей, ориентируемых дискретным способом, более
подходящим будет, как правило, транспортирование с помощью
какого-либо шагового механизма. Принцип действия захватного органа,
который, по сути, является также своеобразным транспортирующим
механизмом, может оказывать влияние на выбор способа
транспортирования во вторичном ориентировании постольку, поскольку от него
зависит возможность использования общего привода и общего
передаточного механизма для всего ориентирующего устройства. Очевидно,
что во всех случаях предпочтение следует отдавать таким способам
транспортирования, которые при всех прочих равных условиях
обеспечивают наибольшую простоту и надежность автоматического
ориентирующего устройства в целом.
Классическим примером, иллюстрирующим сказанное, могут
служить вибрационные ориентирующие устройства, в которых и захват
и транспортирование деталей на всем протяжении процесса
автоматического ориентирования происходит под действием сил инерции.
Благодаря этому вибрационные ориентирующие механизмы отличаются
исключительной простотой, независимо от количества ориентирующих
позиций. Если при этом принять во внимание, что наличие вибраций
препятствует образованию сцеплений и застреванию деталей на лотке
и в то же время способствует их поворотам на ориентирующих
поверхностях, а кроме того обеспечивает наиболее спокойное, плавное и на-
158

дежное перемещение деталей самых различных размеров, то большие
преимущества вибрационных ориентирующих устройств перед другими
ориентирующими устройствами становятся вполне очевидными.
Благодаря указанным достоинствам вибрационные ориентирующие устрой»
ства только в редких случаях уступают другим типам ориентирующих
устройств и поэтому они получают все более широкое распространение.
НЕКОТОРЫЕ СПЕЦИАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМОВ ВТОРИЧНОГО
ОРИЕНТИРОВАНИЯ
Электрические механизмы для дискретного вторичного
ориентирования
Все известные в настоящее время механизмы вторичного
ориентирования имеют тот общий недостаток, что они применимы только для
автоматического ориентирования таких деталей, положения которых
после первичного ориентирования хорошо различимы. Если же
положения деталей слабо различимы, в частности, если они не отличаются
ни контуром плана, ни контуром профиля, как, например, положения
детали, показанной на фиг. 71, то вторичное ориентирование таких
деталей может быть осуществлено только дискретным способом, с
помощью соответствующих ориентирующих механизмов.
Один из таких механизмов, в котором в качестве контрольного
органа был использован электроконтактный датчик, контролирующий
один или несколько параметров детали одновременно, показан на
фиг. 79. В приведенном исполнении механизм предназначен для
автоматического ориентирования деталей формы параллепипеда,
отличающегося от куба столь незначительно, что контрольный орган
первичного ориентирования не улавливает разницы между его отдельными
сторонами (см. фиг. 76,г и 79,а). Так как такого рода деталь имеет
шесть трудноразличимых положений, то при однопараметровом
контроле для активного дискретного ориентирования понадобилось бы пять
позиций ориентирования. Применяя двухпараметровый контрольный
орган, можно сократить количество ориентирующих позиций до трех.
Контрольный орган выполнен в данном случае в виде
электроконтактного датчика, установленного под углом 45° к основанию и
измеряющего два параметра детали одновременно (фиг. 79,6). В датчике
использован принцип^ пружинного рычага, передаточное отношение
которого выбрано с учетом допуска на контролируемые размеры.
Пружинные рычаги , соединенные с измерительными стержнями /,
заканчиваются контактными щетками 3, скользящими по контактам 4.
Контакты соединены между собой таким образом, что в положениях,
подлежащих изменению на данной ориентирующей позиции,
электрическая цепь датчика замыкается, а в противоположных случаях
остается открытой.
Электрическая цепь каждой ориентирующей позиции состоит, как
показано на фигуре, из трех параллельных цепей. В первую цепь,
кроме датчика и нормально открытого командного выключателя 1KB,
153

включена обмотка первого реле IP с двумя нормально открытыми
контактами. Цепь датчика зашунтирована нормально закрытым
командным выключателем ЗКВ и нормально открытым контактом первого
реле.
Во вторую цепь ориентирующей позиции включены: нормально
открытый командный выключатель 2KB, нормально открытый контакт
первого реле IP и обмотка второго реле 2Р.
Фкг. 79. Схема электрического ориентирующего механизма с двухпара-
метровым контрольным органом.
Наконец, в третью цепь включены: нормально открытый контакт
второго реле 2Р и электромагнит исполнительного органа ЭМ (или его
выключатель).
Командные выключатели 1KB, 2KB и ЗКВ включаются и
выключаются от кулачков распределительного вала или же могут работать как
путевые выключатели, связанные с движением блока датчиков и
каретки ориентирующих рычагов, состоящих из звеньев 6 и 7.
Командный выключатель 1KB замыкается периодически на
короткое время после того, как датчик приходит в измерительное положение
и касается упоров 5, а щетки пружинных рычагов касаются контактов,
160

соответствующих положению детали. Если в этом положении щетки
3 замыкают цепь датчика, то в момент закрытия выключателя 1KB
первая цепь схемы замыкается и реле IP срабатывает. Так как при этом
замыкаются нормально открытые контакты первого реле IP, то первая
цепь переходит на самопитание и остается под током до тех пор, пока
под конец рабочего цикла не откроется выключатель ЗКВ.
После отхода датчика от детали к ней подводится каретка 8 с
ориентирующими рычагами. При последующем включении выключателя
Фиг. 80. Схема электрического ориентирующего механизма для дискретного
ориентирования квадратной плоской детали с неправильно расположенным отверстием.
2KB сработает реле 2Р, а вместе с ним и электромагнит
исполнительного органа {ЭМ на фиг. 79,6 и 10 на фиг. 79,в). Электромагнит,
срабатывая, с помощью тяги 9 поворачивает звено 6, в результате чего
конец звена 7 поворачивает деталь на 90° вокруг порога 11.
Порог 11, который в первой и третьей позициях выдвигается
сбоку, а на второй — снизу, соединен с грейфером 12 таким образом, что
при подходе грейфера к детали он прячется, а при его отходе
выдвигается.
Вместо описанного выше исполнительного органа с рычагом
можно было бы применить и другие механизмы, приводимые либо
непосредственно электромагнитом ЭМ, либо другими двигателями,
управляемыми этим электромагнитом.
Описанный выше ориентирующий механизм может быть
приспособлен также для автоматического ориентирования любых иных деталей,
для которых непрерывный способ ориентирования не применим. Так,
11 1760 161

например, для активного ориентирования детали, показанной на
фиг. 71, при применении исполнительных органов одинарного
действия контрольные органы могут быть выполнены согласно фиг. 80.
На первых трех ориентирующих позициях контрольные органы
будут иметь вид простых двухпараметровых электроконтактных датчиков
с измерительными стержнями и, установленными в положениях 1
и 2 (фиг. 71,а и 71,г). Исполнительные органы на этих позициях будут
являться поворотными механизмами, осуществляющими поворот
деталей вокруг вертикальной оси // (фиг. 80,а). Поворотный механизм
будет срабатывать во всех случаях, когда деталь будет подана на
измерительную позицию в каком-либо из положений 3—8 (фиг. 71,а). Тогда
при опускании датчика измерительные стержни, не попадая в
отверстия, будут приподняты деталью и замкнут контакты Ki и /С2, в
результате чего электрическая цепь датчика замкнется и электромагнит
исполнительного органа сработает. Электрическая схема каждой из
первых трех ориентирующих позиций такая же, как и в механизме,
описанном выше, с той лишь разницей, что роль командного выключателя
1KB принимают на себя в данном случае контакты /Ci и /С2. Если на
первых трех позициях деталь окажется в положениях 1 или 2, то при
опускании датчика один из измерительных стержней, войдя в
отверстие детали, не замкнет контакта, в результате чего цепь датчика не
замкнется, поворотный механизм не сработает, деталь останется в
неизменном положении и будет перемещаться дальше, пока не
поступит на четвертую ориентирующую позицию.
На четвертой ориентирующей позиции детали могут оказаться
только в двух различных положениях, а именно: либо в положении /,
либо в положении 2. Поэтому контрольный орган может быть в данном
случае однопараметровым, как показано на фиг. 80,6. Электрическая
цепь датчика такая же, как и на первых трех позициях.
Исполнительный орган четвертой ориентирующей позиции, осуществляющий
поворот детали вокруг горизонтальной оси У, будет срабатывать только
в каком-либо одном положении детали, т. е. в тех случаях, когда
отверстие детали не окажется во время измерения под измерительным
стержнем, например в положении 2. Если же деталь поступит на
ориентирующую позицию в положении У, то при опускании датчика
измерительный стержень, войдя в отверстие, не замкнет контакта Кх
и исполнительный орган не сработает.
Таким образом, все детали после выхода из четвертой
ориентирующей позиции окажутся в положении У. Меняя расположение
измерительных стержней, можно на выходе ориентирующего устройства
приводить все детали в любое иное различимое положение.
Следует при этом отметить, что если в процессе вторичного
непрерывного ориентирования деталь может лишаться на ориентирующих
позициях не более пяти степеней свободы, то при дискретном
ориентировании ее, как правило, необходимо лишать всех шести степеней
свободы, приведя в соприкосновение не только с основной и
направляющей, но также и с упорной ориентирующими поверхностями. Это
обстоятельство приводит к дополнительному усложнению механизмов
162

дискретного вторичного ориентирования, потому что в них после
контроля необходимо либо убирать упорную поверхность, либо изменять
направление дальнейшего движения детали под углом 90°.
Каскадные лотки для вибрационных ориентирующих устройств
Механизмы дискретного активного ориентирования сравнительно
сложны и поэтому применять их целесообразно только в тех случаях,
когда непрерывное ориентирование, а особенно ориентирование в
вибрационных ориентирующих устройствах, по тем или иным причинам
не применимо. Одной из причин, ограничивающих возможность
применения вибрационных ориентирующих устройств, может являться
низкий коэффициент отдачи, свойственный пассивному
ориентированию деталей со многими различимыми положениями. Для повышения
производительности автоматического ориентирования таких деталей
в вибрационных ориентирующих устройствах можно применить способ
вторичного ориентирования с помощью каскадных лотков.
Суть каскадного способа заключается в том, что детали, отсеиваемые
на ориентирующих позициях, не сбрасываются обратно в бункер, а
улавливаются с помощью нижележащих каскадов лотка. Так как при
отсеивании происходит, как правило, поворот деталей, то на нижних
каскадах лотка детали будут находиться в других положениях,
нежели на верхних, в частности они могут оказаться в положениях
желаемых. Если же на нижнем каскаде деталь после первого поворота
еще не оказалась в требуемом положении, то она может оказаться в
нем после повторного отсева. Таким образом можно производить
отсеивание и улавливание деталей до тех пор, пока все они не окажутся,
наконец, в одном и том же положении в нескольких параллельных
ручьях. Количество этих ручьев не будет, очевидно, превышать числа
различимых положений детали.
Для выдачи деталей из параллельных ручьев, где они будут
находиться в различных количествах, пропорциональных вероятностям
отдельных положений, можно применить специальный групповой
отсекатель с программным управлением.
В качестве примера каскадного способа ориентирования на
фиг. 81 приведена конструкция лотка для автоматического
ориентирования плоских деталей формы неправильного треугольника (фиг. 81,а).
Вид лотка в плане и ряд его поперечных сечений показаны на
фиг. 81,г.
Детали поступают на вход лотка (сечение А—А) в самых различных
положениях и даже несколькими слоями. Переводя лоток постепенно
из горизонтального в наклонное положение, можем на наклонном его
участке (сечение Б—Б) отсеять все верхние слои деталей. Детали,
оставшиеся в нижнем слое, примут постепенно определенные
устойчивые положения (положения 1—6 на фиг. 81,6). Установив на пути
движения деталей калибр-сбрасыватель, настроенный на размер s,
соответствующий наименьшей высоте треугольника (сечение В—В),
можем, опрокидывая детали на нижний каскад, отсеять четыре положе-
П*
163

ния из шести. Так как отсеиваемые детали поворачиваются на пороге
на 180°, то после падения на нижний каскад они повернутся дальше
под действием силы тяжести в направлении стрелок, как показано на
фиг. 81,е. Таким образом, после первой ориентирующей позиции все
1^гтТ^1
Фиг. 81. Лоток для каскадного ориентирования деталей:
и — ориентируемая деталь; б — определенные устойчивые положения детали; в — положения
деталей после их опрокидывания на второй каскад; г — каскадный лоток.
поступившие на лоток детали окажутся в двух ручьях в положениях
1 или 2. Дальнейшее ориентирование может быть осуществлено
пассивным или активным способом. Используя возможность активного
ориентирования плоских деталей Ь помощью выреза с параллельными
кромками (сечение Д—Д), приведем на второй ориентирующей
позиции все детали в положение /.
164

Схема электромагнитного отсекателя с программным управлением,
предназначенного для поштучной выдачи деталей из обоих ручьев
описанного каскадного лотка, показана на фиг. 82. В качестве
программоносителя использован в данном случае электроконтактный диск
/, прижимаемый контактом 4. Контакты 3 этого диска соединены с то-
коотводящими кольцами 2, по которым скользят щетки 5.
Параллельные лотки 9 замыкаются отсекающими заслонками 7, выполненными
в виде двуплечих рычагов, управляемых электромагнитами 6. При
обесточенных электромагнитах лотки закрываются заслонками под
Фиг. 82. Схема электромагнитного отсекателя с программным управлением.
действием пружин 8. Подача деталей может осуществляться любым
питателем, например шиберным 10, который должен быть связан
с контактным диском соответствующим передаточным механизмом.
Этот механизм должен иметь такое передаточное отношение, чтобы
каждому рабочему циклу питателя соответствовал поворот диска на
один шаг.
Расчет программы группового отсекателя следует производить
с учетом вероятностей отдельных положений деталей на
ориентирующих поверхностях лотка. Так как для плоских деталей эти
вероятности пропорциональны центральным углам Ьш Ьь и Ьс (фиг. 81,а),
то наиболее вероятное количество деталей Nj, которые из общего числа
деталей N, поступивших на вход лотка, окажутся в первом ручье,
будет
165

Во втором ручье количество деталей будет соответственно
Следовательно, количество контактов программного диска,
которые должны быть соединены с первым токоотводящим кольцом, будет
где Z — общее количество контактов диска.
Остальные Zn = Z — Z/ контакты будут соединены попеременно
со вторым токоотводящим кольцом.
Применяя каскадные лотки, можно значительно увеличить
коэффициент отдачи, а этим самым и повысить соответственно
производительность автоматического ориентирования деталей в вибрационных
ориентирующих устройствах.
Дополнительно следует заметить, что каскадный способ
ориентирования применим не только для плоских, но также и для других форм
деталей. Разница может быть только в способах поворота деталей при
их отсеве, потому что, в то время как плоские детали опрокидываются
при отсеве на 180°, корпусные при сталкивании из лотка будут
поворачиваться на 90° или вообще на угол между двумя смежными гранями
детали.
Вспомогательные лотки для вибрационных ориентирующих
устройств
В процессе автоматического ориентирования деталей в
вибрационных ориентирующих устройствах контрольные органы работают, как
правило, по принципу однопредельных калибров. Поэтому все
положения, для которых размер проверяемого параметра меньше
настроечного размера калибра, проходят под калибром и остаются на лотке,
а положения, для которых размер проверяемого параметра больше
настроечного,— отсеиваются. Отсюда следует, что на любой
ориентирующей позиции наибольшее количество нежелаемых положений будет
отсеяно только в том случае, если контрольный орган будет
настроен по наименьшему размеру проверяемого параметра.
Так как на первой ориентирующей позиции контроль
правильности положения производится обычно по высоте деталей, а
наименьшая высота соответствует, как правило, наиболее устойчивому, т. е.
преобладающему, положению их, то в результате автоматического
ориентирования все детали проще и легче всего приводятся в
положение преобладающее. Если же в рабочую машину детали должны
подаваться в положении, отличном от преобладающего, то для приведения
деталей в это положение необходимо либо изменить соответствующим
образом порядок ориентирования деталей на лотке, либо изменять их
положение уже после выхода из ориентирующего устройства.
Наиболее просто можно изменить положение деталей в тех случаях, когда
166

это изменение может быть осуществлено путем поворота или скручива-
' рия самого лотка. В других случаях может оказаться необходимым
применение специального поворачивающего механизма или питателя
сложного действия.
Для непосредственного приведения деталей в какое-либо одно
определенное устойчивое положение, отличное от положения
преобладающего, можно применить способ вспомогательных V-образных лотков.
Этот способ применим, главным образом, для плоских деталей мно-
Фиг. 83. V-образный лоток для выделения определенных положений
при автоматическом ориентировании плоских многоугольных деталей.
гоугольной формы. Суть способа заключается в том, что, желая
выделить какое-либо малоустойчивое положение, мы переводим его
сначала вместе с другими положениями с помощью
калибра-опрокидывателя на вспомогательный лоток, а затем с помощью второго калибра-
опрокидывателя возвращаем его обратно на лоток основной. Более
устойчивые положения, пройдя под вторым калибром, падают из
вспомогательного лотка обратно в бункер. Так, например, для автоматческо-
го ориентирования плоских деталей треугольной формы, показанных
на фиг. 81,а, при желании выделять наименее устойчивое положение,
соответствующее наибольшей высоте треугольника hC9 можем
применить конструкцию лотка, показанную на фиг. 83. Для этого на
основном лотке 1 (сечение А—А) устанавливаем калибр-опрокидыватель
в виде треугольного козырька 5, опрокидывающего все детали на
короткий вспомогательный лоток 2 (сечение Б—Б). На вспомогательном
лотке устанавливается второй калибр-опрокидыватель 4 (сечение
В—В), настроенный так, что детали в положении, соответствующем
высоте hcy опрокидываются обратно на основной лоток 1> где
происходит дальнейшее ориентирование деталей с помощью описанных уже
167

способов, например с помощью фигурного выреза 5. Все остальные
детали, пройдя под калибром-опрокидывателем 4, сваливаются с
короткого вспомогательного лотка обратно в бункер.
Если же при ориентировании неправильных треугольных деталей
требуется выделять положение среднеустойчивое, соответствующее
высоте hb, то это можно осуществить с помощью показанного на
фиг. 83 лотка, установив на нем в сечении А—А (или раньше) калибр-
опрокидыватель для отсева в бункер положений наименее
устойчивых, соответствующих высоте hc. Все остальные положения будут
переведены козырьком 3 на вспомогательный лоток 2, где среднее
устойчивое положение будет возвращено опрокидывателем 4 на основной
лоток, а наиболее устойчивые положения свалятся обратно в бункер.
Способ вспомогательных V-образных лотков позволяет приводить
плоские детали в любое положение, отличное от преобладающего,
более просто и надежно, чем другими способами.
КРИТЕРИИ ПРИГОДНОСТИ ДЕТАЛЕЙ К АВТОМАТИЧЕСКОМУ
ОРИЕНТИРОВАНИЮ
Результаты описанных выше теоретических и экспериментальных
исследований позволяют прийти к выводам.
1. Комплексным показателем эффективности процесса
автоматического ориентирования заданной детали можно считать коэффициент
отдачи автоматического ориентирующего устройства.
2. Параметры, влияющие на величину коэффициента отдачи, могут
служить критериями пригодности деталей к автоматическому
ориентированию.
Анализируя выведенные выше формулы для коэффициента отдачи
различных типов автоматических ориентирующих устройств, можно
констатировать, что основными критериями пригодности деталей к
автоматическому ориентированию являются: количество и порядок осей
симметрии; соотношение основных, т. е. габаритных, размеров; слож:
ность геометрических форм ориентирующих деталей.
Кроме указанных критериев, некоторое влияние на коэффициент
отдачи, а следовательно, и на пригодность деталей к автоматическому
ориентированию могут оказывать: наличие некоторых характерных
элементов поверхности, облегчающих захват ориентируемых деталей
в определенных положениях; размеры и вес деталей; материал и
качество поверхности деталей.
Количество и порядок осей симметрии ориентируемых деталей
оказывают влияние на коэффициент отдачи автоматического
ориентирования постольку, поскольку от них зависит количество различимых и
неразличимых граней и сторон, а следовательно, и значения
вероятностей отдельных различимых положений ориентируемых деталей. Чем
больше количество осей симметрии и чем выше их порядок, тем больше
неразличимых граней и тем больше неразличимых сторон в каждой
грани имеет деталь, а следовательно, тем больше значения
вероятностей каждого из ее различимых положений. Количественные зависи-
168

мости между порядком осей симметрии и их количеством вытекают из
формулы вероятности различимых положений, которая в соответствии
с изложенным [см., например, формулы C . 71) — C . 74I может быть
выражена равенством
где С — количество неразличимых граней данной группы, равное
обычно наивысшему порядку оси симметрии, не
перпендикулярной к данной базисной поверхности;
С" — количество неразличимых сторон данной базисной
поверхности, равное, как правило, порядку оси симметрии,
перпендикулярной к этой базисной поверхности;
р'к и р] — соответственно вероятности первой и второй фаз
перехода детали в какое-либо одно точно определенное
положение.
Из приведенного равенства видно, что количественное влияние
правильности геометрических форм детали на коэффициент отдачи
процесса автоматического ориентирования выражается произведением
С С". Так как отсутствие осей симметрии второго и более высокого
порядка может рассматриваться как наличие осей симметрии первого
порядка, то CG" будет являться показателем, справедливым для всех
форм деталей. Для совершенно асимметричных деталей это
произведение будет равно единице, при наличии одной оси симметрии — один из
факторов С и С" будет равен единице, а второй больше единицы и,
наконец, при наличии двух осей симметрии оба фактора будут
больше единицы. Если количество осей симметрии будет больше двух, то
это на величину С С", а следовательно, и коэффициента отдачи обычно
влияния уже не оказывает. Отсюда следует, что по правильности
геометрических форм целесообразно все детали разделять не более чем
на три основные группы, а именно:
а) детали полностью асимметричные;
б) детали с одной осью симметрии;
в) детали с двумя и более осями симметрии.
Второй главный показатель пригодности деталей к
автоматическому ориентированию — соотношение основных размеров оказывает
влияние, с одной стороны, на устойчивость, а этим самым и на
значения вероятностей отдельных различимых положений, а с другой,
на сцепляемость ориентируемых деталей. Чем больше соотношение
основных размеров или чем ближе оно к нулю, тем четче отделяются
устойчивые положения от неустойчивых и тем большим становится
значение положения преобладающего, но одновременно тем больше
возрастает и сцепляемость деталей. С увеличением
соотношения размеров свыше некоторого граничного значения
сцепляемость деталей становится настолько большой, что коэффициент
отдачи приближается к нулю и процесс автоматического
ориентирования прекращается. Граничное значение соотношения размеров —
величина непостоянная, потому что она зависит не только от формы
169

и абсолютных размеров деталей, но также и от принципа действия
автоматического ориентирующего устройства. Так, например, для
гладких валиков, ориентируемых в бункерах-воронках, граничным
становится уже соотношение -т-= 6 -г- 7. В карманчиковых БОУ для
таких же валиков граничное значение соотношения-г- примерно в два
раза больше, а в вибрационных и шиберных оно может превышать 20.
С приближением значения соотношения размеров к единице сцеп-
ляемость деталей резко уменьшается, но в то же время уменьшается
также и разница между параметрами, определяющими положения,
в результате чего эти положения становятся трудноразличимыми.
На основании изложенного можно прийти к выводу, что для авто-
Q)
frH
б)
СП
б)
Z2
Ф
г)
/г-
П.:
Фиг. 84. Детали, для которых возможно осуществление однопозиционного
ориентирования с применением селективных захватных органов.
матического ориентирования наиболее благоприятными со всех точек
зрения будут средние значения соотношений основных размеров, что
вполне подтверждается практикой.
Третий основной критерий пригодности деталей к автоматическому
ориентированию — сложность геометрических форм ориентируемых
деталей — оказывает на коэффициент отдачи автоматического
ориентирования влияние не менее существенное, чем два предыдущие.
Говоря о сложности геометрических форм, подразумеваем под этим, во-
первых, характер наружных поверхностей, ограничивающих деталь,
и, во-вторых, взаимное расположение отдельных участков этих
поверхностей, образующих выступы и впадины и влияющих в общей
сложности на сцепляемость или противоположную сцепляемости —
сыпучесть ориентируемых деталей. Выступающие части деталей,
насыпанных в бункер и тем или иным способом приводимых в движение,
могут задевать друг за друга, попадать в углубления, если они на
деталях имеются, образовать более или менее плотные сцепления и
затруднять или делать совершенно невозможным автоматическое
ориентирование и выдачу деталей из бункера.
Среди второстепенных критериев пригодности деталей к
автоматическому ориентированию следует отметить в первую очередь
некоторые характерные сочетания элементов поверхностей, позволяющие
сравнительно просто извлекать детали из навала в ориентированном
виде. В качестве примеров деталей с такими сочетаниями элементов
поверхностей могут служить колпачки и гильзы, винты и болты, а
170

также ряд других деталей более или менее правильных форм (фиг. 84,а,
б, в, г).
К второстепенным признакам, характеризующим пригодность
деталей к автоматическому ориентированию, отнесены нами также
абсолютные размеры и вес ориентируемых деталей. Это сделано потому,
что для малых и средних деталей, вес которых не превышает 0,1—
0,2 кг и размеры не больше 0,15—0,2 м, являющихся в настоящее
время основными объектами автоматического ориентирования, вес и
размеры в сравнительно широких границах на процесс
автоматического ориентирования существенного влияния не оказывают.
Влияние веса и размеров начинает сказываться весьма заметно только
для деталей слишком маленьких или слишком больших, когда
захватный орган либо не улавливает уже разницы между двумя
деталями, либо вследствие соударения больших деталей приводит к
повреждению их поверхности. Вполне естественно, что в данном случае
многое зависит от принципа действия захватного органа, а также от
физических свойств интенсивности ворошения и способа
транспортирования деталей в бункере. Так, например, для многих деталей вес
0,1—0,2 кг является уже предельным, если автоматическое
ориентирование их производится в бункерных ориентирующих
устройствах с вращающимися захватными органами. Если же автоматическое
ориентирование производить в вибрационных ориентирующих
устройствах, то вес ориентируемых деталей можно увеличить до 0,5
и даже до 1 кг и более. Что касается материала и чистоты
поверхности ориентируемых деталей, то они могут влиять на процесс
автоматического ориентирования лишь настолько, насколько ими
обусловливается возможность повреждения деталей и повышение их
сцепляемости.
КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТАЛЕЙ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ИХ ПРИГОДНОСТИ
К АВТОМАТИЧЕСКОМУ ОРИЕНТИРОВАНИЮ
Используя рассмотренные выше критерии в качестве
классификационных признаков, можно произвести классификацию деталей машин
и приборов с точки зрения их пригодности к автоматическому
ориентированию. Такая классификация может быть полезной
конструкторам при проектировании новых автоматических ориентирующих
устройств, особенно, если для каждой классификационной категории
будут разработаны типовые схемы автоматического ориентирования.
Разрабатывая классификационную схему по трем основным
признакам, а именно, количеству осей симметрии, соотношению размеров
и сложности форм, получим сравнительно небольшое и четко
определенное количество классификационных категорий, потому что для
каждого из классификационных признаков рациональное количество
градаций ограничено. Так, например, по количеству осей симметрии
число градаций будет, как показано выше, равно трем. По
соотношению основных размеров количество градаций для каждой пары не
будет превышать пяти, а если рассматривать габаритные размеры
безотносительно к форме деталей, то количество этих градаций будет
171

равно только трем. Учитывая возможные комбинации двух пар
независимых габаритных размеров, приходим к выводу, что в наиболее
общем случае по соотношению размеров следует различать не более
девяти градаций. В действительности количество таких градаций
будет меньше, потому что некоторые из комбинаций, как, например,
комбинации Zx> 1, Z2 < 1 и Z2 > 1, Zx < 1 и вообще комбинации
1Ъ Z2=7~, изображают сходные по свойствам детали. Учитывая изло-
женное, можно прийти к выводу, что по соотношению размеров все
детали могут быть разделены на три главных разряда, а именно:
а) детали стержневые; б) детали равноразмерные или почти рав-
норазмерные (изогабаритные); в) детали пластинчатые.
Первый разряд можно разделить дальше на длинные стержни
(Zi > 1), которые обычно автоматическому ориентированию не
поддаются, и обыкновенные стержни средние и короткие (Zx > 1).
Пластинчатые детали можно разделять аналогично на обыкновенные
пластины (Z2 < 1) и пластины весьма тонкие (Z2^ 1), требующие
специальных приемов при автоматическом ориентировании.
По сложности геометрических форм количество градаций деталей
будет определяться целесообразным количеством градаций сцепляе-
мости, выраженной соответствующими значениями коэффициентов
торможения и в первую очередь коэффициента линейного тормбжения.
Чем ближе эти коэффициенты к нулю, тем легче осуществляется
разрознение и захват деталей в бункерных ориентирующих
устройствах и чем они ближе к единице, тем это труднее. Учитывая влияние
каждого из коэффициентов торможения и возможные сочетания
наиболее характерных их значений, можно по сложности геометрических
форм различать четыре группы деталей, а именно:
а) детали простые гладкие, для которых коэффициент линейного
торможения не больше —' где р— угол трения между поверхностями
деталей;
б) детали средней сложности, для которых коэффициент
линейного торможения больше ~, но не превышает ^ + 0,25;
в) детали сложные, для которых коэффициент линейного
торможения больше — + 0,25 и которые могут образовать неплотные
групповые сцепления;
г) детали весьма сложные, для которых коэффициент линейного
торможения приближается к единице и которые могут образовать
плотные групповые сцепления.
Общая классификационная схема деталей и штучных изделий
вообще, построенная на основании рассмотренных выше признаков,
показана на фиг. 85. Схема включает только те детали, для которых
автоматическое ориентирование легче или труднее, но может быть
осуществлено. Поэтому в схеме отсутствуют детали весьма длинные
и весьма сложных форм. Предполагается, что абсолютные размеры
деталей не превышают 200 мм, а вес их не больше 200 г.
172

Эта же классификационная схема, но в более развернутом виде,
приведена на фиг. 86. Здесь приведены примеры некоторых
характерных деталей каждой классификационной группы. При наличии
нескольких параметров для какого-либо одного типа примеры
обозначены номерами.
Следует отметить, что, как бы ни была построена
классификационная схема деталей, четкую границу между отдельными
классификационными группами, особенно
по таким классификационным
признакам, как соотношение
размеров и сложность форм (сцеп-
ляемость), провести невозможно.
Поэтому у нас часто могут
возникать сомнения, к какому типу
следовало бы отнести ту или
иную деталь. Так, например,
могут возникать сомнения, следует
ли отнести данную деталь к
стержневым или равноразмер-
ным, равноразмерным или
пластинчатым, к деталям средней
сложности или сложньщ и т. п.
Однако, так как о пригодности
к автоматическому
ориентированию деталей можно судить не
столько по названию
классификационной группы, к которой
относится деталь, сколько по
конкретным значениям ее
классификационных признаков, то
будет ли она отнесена к той или
другой смежной группе —
существенного значения не имеет.
Приняв определенное количество градаций по каждому из
классификационных признаков и обозначив каждую из градаций
соответствующим символом, как показано на фиг. 86, можно ввести систему
символов, дающую достаточное представление о пригодности
деталей к автоматическому ориентированию. Так, например, символ
СкБ1 обозначает стержневую некруглую деталь средней сложности
с одной осью симметрии, символ ПкАП обозначает соответственно
пластинчатую круглую гладкую деталь с двумя или больше осями
симметрии и т. д. Если некоторые классификационные категории
подразделить дальше, указывая, например, для некруглых деталей
соотношение размеров или форму поперечного сечения или же
указывая положение осей симметрии, то, введя дополнительные символы, мы
получим дополнительную информацию о форме деталей и их
пригодности к автоматической загрузке. Такой информацией может являться,
например, сообщение о том, совпадает или не совпадает ось симмет-

{стержневые
1 г>1
А
\npoc
г«
*тые)
\осейсим-\
метрии |
Детали
Ъ^
^>-
\ровнораз-
мерныв
I Z'-
»/
I 6 I
(средней
слс
HOCi
codi
ш
*--—
чой
OCbfOCUM'l
метрии
*<^р
><-
\пластин\
чатые
I Z*1 |
В I
{сложныеп
Ь^т—
сддумяЛ
и более
осями сим]
метрии
Фиг. 85. Общая классификационная
схема для определения пригодности деталей
к автоматическому ориентированию.
173

Классификация
по их пригодности к автома
класс
Детали стержнебые(С)
круглые (к)
не круглые (Н)
Детали
Круглые
Группа
Простыв^ф
(А)
Средней
' 'ЖностЦ
E)
Сложные
(В)
Простые
(А)
средней
сложности]
(Б)
Сложные
IB)
[Простые]
(А)
Средней
[сложности
(Б)
•^5
^3
С* =3
I
1$
со
Ш
т
ы
ik
Nffl
Ш
ah
ш
ТГП1
ф'
,щ
ф
2 3
ш
М
/В'
ЬАгУ
аш
m
vp
ш
V
шй
Фиг. 86. Развернутая класси-
174

деталей
тическому ориентированию
рабноразмерные (Р)
Детали пластинчатые(П)
(К)
Некруглые (н)
Круглые (к)
Не круглые(Н)
сланные]
(В)
ПростыАСредней
\можности\
(б)
(А)
Сложньшростые
(В)
(А)
Средней
{сложности]
(Б)
сло>кные\
(д)
Простые\
(А)
Средней
сложности]
(б)
Сложные I
(В)
П1
А
а
ф
"ф3
Mill 1|
1111
Ьч2
-ф-
-ф-
№
м
в.
в
-su
йЗ
i 1111
л».
А
i
i-
аг
2 Л
Ф2
А
У
ш
У
с*
ж
11 1 11
о
I „I \
фикационная схема деталей.
175

рии с осью вращения в круглых деталях, обладающих только одной
осью симметрии, потому что в обоих случаях эти задачи
автоматического ориентирования могут решаться по-разному.
*Фиг. 87. Схема автоматического
ориентирования стержневой
некруглой симметричной детали
сложной формы.
СПОСОБЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ
ОСНОВНЫХ КЛАССИФИКАЦИОННЫХ ГРУПП
Автоматическое ориентирование стержневых деталей
Наиболее просто осуществляется автоматическое ориентирование
простых и средней сложности стержневых деталей с двумя и более
осями симметрии. Так как все эти детали имеют, как правило, явно
выраженное преобладающее положение и отличаются хорошей
сыпучестью (низкой сцепляемостью), то для
автоматического ориентирования их
могут найти применение почти все
известные ныне ориентирующие
механизмы. С увеличением сцепляемости
таких деталей, как впрочем и всех
деталей вообще, условия захвата
обычными захватными органами ухудшаются
и извлечение деталей из навала
становится возможным только при наличии
вибраций. Поэтому для автоматического
ориентирования таких деталей
применяются чаще всего вибрационные
ориентирующие устройства различных типов.
Как уже подчеркивалось выше, вибрационные ориентирующие
устройства имеют еще целый ряд других достоинств, которые делают
их наиболее универсальными механизмами, пригодными для всех
типов деталей. По этой причине, рассматривая способы
автоматического ориентирования деталей различных классификационных групп,
если не имеются в виду определенные ориентирующие механизмы,
будем иметь в виду способы ориентирования в вибрационных
ориентирующих устройствах описанных выше типов.
Не останавливаясь на способах автоматического ориентирования
стержневых деталей с двумя и более осями симметрии, рассмотрим в
качестве примера только одну деталь, изображенную на схеме под
символом ChBIL Автоматическое ориентирование этой детали может
быть осуществлено на одной ориентирующей позиции с клиновидным
калибром-сбрасывателем, настроенным на размер Ьтах + @,2 — 0,5),
как показано на фиг. 87. Все детали, не находящиеся в
преобладающем положении или образовавшие сцепления, будут сброшены
калибром с лотка, ширина которого равна размеру Ъ.
Автоматическое ориентирование стержневых деталей с одной осью
симметрии может представлять собой более' или менее сложные
задачи в зависимости от особенностей формы, в частности в зависимости
от расположения оси симметрии и центра тяжести детали. Болыпинст-
176

во деталей этой категории может быть ориентировано с помощью
многих ориентирующих устройств. Так, например, деталь СкА1—1
(игла топливного насоса) может быть ориентирована как с помощью
карманчикового, так и вибрационного ориентирующих устройств.
Один из возможных вариантов карманчикового ориентирующего
устройства для этой детали изображен на фиг. 3. Это же ориентирующее
устройство показано на фиг. 88,а. Детали, запавшие в карман в диске
/ в одном из двух возможных положений, поднимаются при вращении
диска вверх, где проходят под калибром 2, прикрепленным к ободу
Фиг. 88. Схема ориентирования иглы топливного насоса в карманчиковсм
двухпозиционном бункерном ориентирующем устройстве.
бункера 3 и настроенным на размер Л2, причем h2 < ht (фиг. 88,6).
В зависимости от того, какой конец детали направлен к ободу, деталь
проходит под калибром либо свободно, либо задевая за него,
приподнимается и выпадает из карманчика обратно в бункер. Детали,
прошедшие под калибром свободно, выпадают через окошко 4 в лоток-
змейку, откуда соответствующим питателем направляются в рабочую
зону станка. Эта же деталь может быть ориентирована в
вибрационных ориентирующих устройствах с помощью щупа-сбрасывателя,
показанного на фиг. 24.
Вторая деталь этого же типа — СкА1—2 (гильза) аналогична,
первой, может быть ориентирована либо с помощью карманчикового
ориентирующего устройства, показанного на фиг. 1, либо с помощью
соответствующего вибрационного БОУ. Кроме того, для такого рода
деталей весьма целесообразно применять крючковые ориентирующие
устройства, одно из которых показано на фиг. 7.
Применяя для автоматического ориентирования гильз
вибрационное БОУ, можно было бы выполнить ориентирующие позиции так,
как показано на фиг. 89. На первой ориентирующей позиции калибр-
сбрасыватель, настроенный на диаметр гильзы, отсеивает все
положения, за исключением двух. На второй ориентирующей позиции
производится активное ориентирование деталей с помощью порога 1 и
штыря 2 (фиг. 89,а). Если расстояние штыря от порога будет
удовлетворять требованию 1Х < х < /2, то детали, в каком бы положении они
не двигались по лотку, после второй ориентирующей позиции будут
12 1760
177

направлены донышком вперед. При этом детали, движущиеся
донышком вперед, опрокидываются на пороге 7, а детали, движущиеся
отверстием вперед,— на штыре 2. Вместо неподвижного штыря можно
применить также штырь качающийся (фиг. 89,6), для которого
расстояние от порога и точность установки могут быть меньшими, чем для
штыря неподвижного.
Автоматическое ориентирование деталей типа СкА1—3 может также
осуществляться по-разному в зависимости от соотношения длин /
и /х и диаметров d и dx. Если соотношение длин -у- приближается
к нулю, т. е. деталь принимает форму гладкого валика с короткой
pzzzzzzzzzzzz
(
Фиг. 89. Схема вторичного ориентирования гильз:
• вариант ориентирующей позиции с неподвижным контрольным стержнем;
б — вариант с качающимся контрольным стержнем.
шейкой, то первичное ориентирование ее может быть выполнено
любым из способов, применяемых для деталей типа СкАИ. Вторичное
ориентирование можно производить, например, с помощью механизма,
показанного на фиг. 27,в. В вибрационных БОУ ориентирование
таких деталей может быть осуществлено на двух позициях, из
которых первая, снабженная калибром-сбрасывателем У, установленным
на размер d, отсеет все положения, за исключением двух, а вторая
с помощью специальной конструкции щупа-сбрасывателя 2 отсеет
еще одно из оставшихся двух положений (фиг. 90). Особенностью
этой конструкции щупа-сбрасывателя является наличие на его конце
скоса S. Щуп установлен так, что деталь, движущаяся шейкой вперед,
упирается кромкой шейки о скос S, в результате чего щуп вместе
с основной планкой поворачивается вокруг оси // — II и его конец
приподнимается. Так как высота скоса Н несколько больше уступа
шейки, т. е. #> -^у-1, то конец щупа, приподнявшийся уже на кромке
шейки, приподнимется дальше и на кромке бурта. Если же деталь
движется шейкой назад, то ее передний торец упрется в
перпендикулярную площадку щупа Р и заставит его повернуться вокруг
оси /, в результате чего задний конец щупа сбросит деталь с лотка.
Для облегчения сброса на лотке сделан соответствующий вырез w.
Во избежание проскальзывания под щупом деталей, направленных
шейкой назад, что может иметь место в случаях, когда движущиеся
178

детали соприкасаются одноименными торцами, лоток снабжается
уступом, высота которого и должна удовлетворять требованию и >
¦> Т~щ
Описанная конструкция щупа-сбрасывателя может найти
применение также для ориентирования деталей типа СкЫ-1, однако при
условиии, что ширина щупа В будет больше ширины канавок на
детали.
Если для детали типа СкА1-3 соотношение длин -у- будет
приближаться к единице, т. е. деталь будет становиться подобной стерж-
( W }
<—¦ „ - J
1-я позиция 2 -я позиция
Фиг. 90. Схема автоматического двухпозиционного ориентирования
цилиндрического валика с шейкой с применением на второй позиции
щу па-сбр асывателя.
ню с головкой, то автоматическое ориентирование ее может быть
выполнено так, как показано на фиг. 27,6. Кроме вибрационных, для
таких деталей могут найти применение также шиберные, щелевые и
другие БОУ.
Автоматическое ориентирование конических гильз типа СкВ1
может представлять некоторые затруднения вследствие их сцепляе-
мости, потому что гильзы, входя друг в друга, могут образовать более
или менее плотные сцепления. Разрознение таких деталей может быть
осуществлено либо захватным органом в процессе автоматического
ориентирования, либо питателем специальной конструкции при
выдаче деталей из накопителя. В обоих случаях ориентирование деталей
может быть выполнено в крючковых, карманчиковых или
вибрационных БОУ.
12*
179

Автоматическое ориентирование стержневых некруглых деталей
с одной осью симметрии осуществляется в основном такими же
способами, как и деталей круглых. Так, например, ориентирование детали
типа ChAI—1 будет производиться точно так же, как цилиндрической
?S
AN ^K
1-я позиция
2-я позиция
ш^ш
^^ ^
Фиг. 91. Схема ориентирования неправильной
трехгранной призмы с применением калибра-сбрасывателя на
первой и калибра формы на второй ориентирующих позициях.
гильзы, с той только разницей, что калибр-сбрасыватель первой
ориентирующей позиции будет настроен на размер s, а на второй
ориентирующей позиции вместо круглого подвижного или
неподвижного стержня будет установлена пластинка соответствующих
размеров. В общем при ориентировании некруглых стержневых деталей
дрти"
-I—т-
_л I—
1-я позиция
2-я позиция
*г
Фиг. 92. Схема автоматического ориентирования скобы типа
СнВ1 в двух позициях с применением калибров размера и формы.
широкое применение могут найти различные калибры формы,
использующие особенности конфигурации деталей. В качестве примеров
могут служить в данном случае механизмы автоматического
ориентирования пирамиды (ChAI—2) (или скобы (СнВ1—/), показанные на
фиг. 91 и 92. По этому же принципу можно производить
ориентирование деталей типа СнБ1—2, которые, кроме того, можно с успехом
ориентировать также активным способом согласно фиг. 27, а.
Автоматическое ориентирование детали типа СнВ-I может быть
выполнено таким же способом, как и автоматическое ориентирование
180

круглых стержней с головками. Разрознение и отсев избыточных
деталей может производиться при этом согласно фиг. 87.
* Автоматическое ориентирование стержневых деталей, не имеющих
ни одной оси симметрии, производится чаще всего на трех
ориентирующих позициях, из которых две первые такие же, как при
ориентировании подобных деталей с одной осью симметрии. Третья
ориентирующая позиция проектируется с учетом особенностей формы детали,
точнее говоря, с учетом тех элементов формы, которыми
асимметричная деталь отличается от аналогичных деталей с одной осью
симметрии. Так, например,
автоматическое ориентирование
круглых стержневых
деталей со шпоночными
канавками будет на первых двух
ориентирующих позициях
таким же, как для
аналогичных стержневых деталей
без шпоночных канавок.
По шпоночной канавке
ориентирование может быть
осуществлено в
вибрационных БОУ непрерывным
способом с помощью
механизма, показанног; на
фиг. 93. Особенностью этого
механизма является наличие вибрирующей планки 4,
укрепленной на пружинах 5. Благодаря вибрациям этой планки,
являющейся продолжением основного лотка 2, деталь 1, движущаяся
по лотку, приводится во вращательное движение вокруг своей оси.
Это вращение продолжается и в том случае, когда перемещающаяся
деталь упрется своим торцом в направляющую шпонку 3. В
определенный момент шпонка попадает в шпоночную канавку, в
результате чего вращательное движение прекращается и деталь получает
возможность дальнейшего линейного перемещения вдоль лотка.
Таким образом все детали приводятся в одно и то же положение.
Так же, как по шпоночным канавкам, можно производить
ориентирование по лыскам и другим элементам формы. Если, однако, элементы
формы детали, вызывающие ее асимметрию, исключают возможность
применения непрырывного способа ориентирования, например, если
шпоночные канавки или лыски не сквозные, то на третьей
ориентирующей позиции приходится прибегать к соответствующим способам
дискретного ориентирования. Такое ориентирование требуется, между
прочим, и для эксцентрикового валика типа СкАО-2. Контрольные
и исполнительные органы ориентирующих механизмов для такого
рода деталей выполняются с учетом их формы, характера движения и
выделяемого положения.
Автоматическое ориентирование стержневых некруглых деталей,
не имеющих ни одной оси симметрии, осуществляется обычно проще
Фиг. 93. Схема второй ориентирующей позиции
для цилиндрического валика с шейкой и пазом
с применением вибрирующей планки,
осуществляющей вращение детали на лотке.
181

и легче, нежели круглых асимметричных деталей. Так, например,
клин типа СнАО ориентируется сравнительно просто на трех
ориентирующих позициях. На первой ориентирующей позиции калибр-
сбрасыватель, установленный над плоским лотком шириной Ь и
настроенный на размер sb обеспечит разрознение деталей и отсев всех
V,,,,"
\—
С I. т.., ¦
6)
h
J.
Lz
fef
tM,<L,\
1
[¦' ...J
,^'J
5)
Фиг. 94. Схема атоматического ориентирования пишущего пера.
положений, за исключением четырех. На второй ориентирующей
позиции, используя различие продольных плеч центра тяжести,
произведем активное ориентирование деталей согласно фиг. 27,а и
сократим количество положений до двух. Наконец, на третьей
ориентирующей позиции, используя различие размеров s и sb произведем с
помощью калибра-сбрасывателя, настроенного на размер s> отсев одного
из оставшихся двух
положений.
При автоматическом
ориентировании деталей типа
СнБО, имеющих, например,
форму пишущих перьев,
можно использовать либо
особенности формы плана и
поперечного профиля, либо
различие продольных плеч
центра тяжести. Используя
особенности поперечного
Si
Фиг. 95. Способы автоматического
ориентирования стержневой некруглой ассимметричной
детали на второй ориентирующей позиции.
профиля (одностороннее закругление), можно на первой ориентирующей
позиции произвести отсев с помощью порога (фиг. 94,а), на котором
останутся только детали, направленные выпуклой стороной вверх.
Аналогичный эффект с той только разницей, что на лотке останутся
лишь детали, направленные выпуклостью вниз, можем получить и с
помощью V-образного лотка, если придать ему поперечные колебания
(фиг. 94,6). На второй позиции ориентирования перьев проще всего
использовать различие продольных плеч центра тяжести. Если же
эти плечи равны или почти равны друг другу, то на второй
ориентирующей позиции контрольно-исполнительный орган можно
выполнить так, как показано на фиг. 94, в. Так как после опрокидывания
деталей на второй ориентирующей позиции они могут оказаться
расположенными выпуклостью вверх или вниз, необходимо привести
182

их в одно и то же положение, устанавливая на третьей
ориентирующей позиции те же механизмы, что и на первой.
Автоматическое ориентирование детали типа СнВО так же, как
и пера, можно производить несколькими способами. После первой
Фиг. 96. Способы автоматического ориентирования на третьей
ориентирующей позиции стержневой некруглой асимметричной детали типа СнВО
с вырезом.
ориентирующей позиции, на которой калибр-сбрасыватель,
настроенный на размер s, отсеет все образовавшиеся сцепления и все
малоустойчивые положения, каждая деталь может оказаться в одном из
четырех положений. Д^а из этих положений будут отсеяны дальше
на второй
ориентирующей позиции с помощью
порога (фиг. 95,а) или
с помощью бокового
выреза (фиг. 95,6). На
третьей ориентирующей
позиции, если
использовать наличие выреза на
одном из концов детали,
можно произвести
ориентирование одним из
способов, показанных на
фиг. 96, опрокидывая
детали вокруг
поперечной (фиг. 96,а) или
продольной (фиг. 96,6) кромок
Фиг. 97. Схема третьей ориентирующей позиции
для стержневой некруглой симметричной детали.
Если же вырез на одном из концов
детали отсутствовал бы, то на третьей ориентирующей позиции можно
было бы применить механизм, показанный на фиг. 97. Деталь,
движущаяся по лотку / перегородкой вперед, поднимается на клине 2
и выпадает через боковой вырез 3, соответствующий такому
положению приподнятой детали. Если же деталь движется открытым концом
вперед, то, хотя задний конец ее при надвигании перегородки на клин
2 и поднимется, она, миновав своей основной частью вырез 3, из лотка
выпасть уже не сможет.
183

Автоматическое ориентирование равноразмерных деталей
Условия автоматического ориентирования равноразмерных и
почти равноразмерных деталей обычно несколько труднее, нежели
условия ориентирования деталей стержневых и пластинчатых, потому что
основные размеры деталей не могут быть использованы в качестве
параметров для определения их положений. Поэтому при
автоматическом ориентировании равноразмерных деталей приходится использо-
Фиг. 98. Способы автоматического ориен- Фиг. 99. Способы автоматического
тирования роликов. ориентирования равноразмерной
круглой симметричной детали
сложной формы.
вать в качестве параметров форму проекций и положение центра
тяжести. Обычно этих параметров вполне достаточно для отличия одних
положений от других, за исключением случаев, когда вследствие
незначительных различий между главными проекциями отдельные
положения деталей становятся трудноразличимыми. Для деталей с
трудноразличимыми положениями приходится прибегать к специальным
контрольным и исполнительным органам, как, например, в
электрическом ориентирующем устройстве, показанном на фиг. 79.
Наиболее просто осуществляется автоматическое ориентирование
равноразмерных круглых и некруглых деталей с двумя и более осями
симметрии, особенно таких, как шар (РкАП-1), куб (РнАП-1),
тетраэдр (РнАП-2) и другие детали с одним различимым положением.
Как правило, ориентирование таких деталей в вибрационных БОУ
производится на одной ориентирующей позиции, оснащенной
соответствующим калибром-сбрасывателем.
Несколько сложнее в некоторых случаях, но в общем все же
сравнительно просто, ориентируются детали, количество различимых
положений которых больше одного. Так, например, для квадратных ро-
184

ликов, для которых согласно формуле C.13) преобладающим является
положение по цилиндрической поверхности, ориентирование может
производиться на одной ориентирующей позиции, показанной на
фиг. 98,а. Контрольно-исполнительным органом этой позиции
служит фигурный калибр-сбрасыватель 2, расположенный над вырезом 3
профильного лотка 1. Благодаря такой форме лотка и
калибра-сбрасывателя детали, лежащие на лотке цилиндрической поверхностью,
под калибром проходят беспрепятственно, а детали, занимающие все
иные положения, сбрасываются обратно в бункер. В случае надобности
можно отсеять детали в
преобладающем положении
и выделить их положение
по базису. Для этой цели
можно использовать порог,
как показано на фиг. 26.
Для ролика с выточкой
(тип РкВП) можно
выделить положение по базису
с помощью
калибра-сбрасывателя, показанного на
фиг. 98,6. Такие же
калибры-сбрасыватели могут
быть использованы и для
ориентирования некруглых деталей типов
Автоматическое ориентирование деталей
А-А
Фиг. 100.
короткого
Схема ориентирующей позиции для
стержня со сферической головкой.
РнБП и PhBIL
с повышенной сцепляе-
мостью требует часто дополнительной позиции с
контрольно-исполнительным органом, отсеивающим все детали, образовавшие
сцепления. Так, например, автоматическое ориентирование диска со
шпинделем (тип РкВП) будет осуществляться на двух позициях,
показанных на фиг. 99. На первой позиции (фиг. 99,а) происходит
предварительное ориентирование деталей на профильном лотке с помощью
фигурного калибра-сбрасывателя 2, а на второй позиции (фиг. 99,6)
ее окончательное ориентирование (шпиндель приводится в
вертикальное положение) и отсев деталей, образовавших сцепления.
Автоматическое ориентирование равноразмерных деталей с одной
осью симметрии производится чаще всего на двух и только в
некоторых случаях на одной или трех ориентирующих позициях. Часто
даже для одних и тех же деталей количество ориентирующих позиций
может быть большим или меньшим в зависимости от способа
ориентирования и избранного определяющего параметра. К такого рода
деталям можно отнести, например, конические ролики (РкА1-1),
конические колпачки (РкБ1-1), цилиндрические колпачки (РкА1-2),
втулки с фланцами (РкБ1-2), а также другие круглые равноразмер-
ные детали. При двухпозиционном ориентировании все эти детали
могут ориентироваться на первой позиции предварительно с помощью
фасонного калибра-сбрасывателя, а на второй — окончательно с
помощью контрольно-исполнительных органов, соответствующих их
форме. Так, например, конические ролики, колпачки и полые ролики
135

с фланцами могут быть ориентированы с помощью продольных вырезов
(фиг. 27,6), а цилиндрические колпачки — с помощью качающихся
стержней (фиг. 89,6). Если же на первых позициях выделять
положение по базисам, то на вторых можно применить калибры-сбрасыватели,
настроенные на меньший диаметр конуса, а для цилиндрических
колпачков сделать фигурные ориентирующие вырезы (фиг. 25,в и 75).
Однопозиционное ориентирование цилиндрических и конических
колпачков можно легко осуществить с помощью крюкчовых БОУ.
Однопозиционное ориентирование короткого стержня со сферической
головкой 1 (фиг. 100) может
быть выполнено на профильном
лотке 3 с помощью калибра-
сбрасывателя 2.
Диск с асимметричным
расположением шпинделя (тип
РкВ1) будет ориентироваться
точно так же, как и диск с
симметрично расположенной осью,
с той только разницей, что на
второй ориентирующей позиции
калибр-сбрасыватель будет
настроен по короткому плечу
шпинделя (размер а).
Автоматическое
ориентирование некруглых равноразмерных
деталей осуществляется такими
же способами, как и круглых.
Так, например, равноразмер-
ная четырехгранная пирамида
(РнА1-1), имеющая четыре
различимых положения, может быть
ориентирована на двух
ориентирующих позициях, как показано на фиг. 101. На первой
ориентирующей позиции с помощью калибра-сбрасывателя отсеиваются
два положения из четырех (вершиной вперед и вершиной назад).
На этой же позиции может быть установлен одновременно и второй
калибр-сбрасыватель, настроенный на высоту пирамиды и
позволяющий отсеять избыточные детали. На второй ориентирующей позиции
возможно использовать для разделения деталей только положение
центра тяжести, потому что два оставшиеся положения (вершиной вверх
и вершиной вбок) формой профиля не отличаются, а по форме плана
разделены быть не могут, так как через треугольный вырез в лотке
квадратный базис пирамиды не проходит.
Желая выделить, как преобладающее, положение вершиной вверх,
можно применить вспомогательный лоток и выполнить вторую
ориентирующую позицию согласно фиг. 102. Если же выделять положение
вершиной вбок, то положение вершиной вверх будет отсеяно и тогда
<5ез вспомогательного лотка можно будет обойтись.
5-5
Фиг. 101. Схема автоматического
ориентирования четырехгранной равноразмерной
пирамиды на двух ориентирующих
позициях:
а — первая позиция; б — вторая позиция.
186

Используя особенности формы равноразмерных деталей, можно
иногда даже при большом количестве различимых положений
осуществить одно- или двухпозиционное ориентирование. Так, например,
деталь типа РнА1-2, имеющая шесть различимых положений, может
быть полностью ориентирована на одной позиции, показанной на
фиг. 103. Кроме калибра-сбрасывателя 2, установленного на лотке 1
и отсеивающего пять положений из шести, на этой же или на другой
позиции можно установить
?- В
td
&
А}
Фиг. 102. Схема вспомогательного
лотка для автоматического ориентирования
четырехгранной равноразмерной
пирамиды.
второй калибр-сбрасыватель
для удаления избыточных
деталей.
Также просто может
ориентироваться и деталь типа
А-а
Фиг. 103. Схема однопози-
ционного автоматического
ориентирования
равноразмерной шестигранной
детали с шестью
различными положениями.
РнВ1, имеющая 12 различимых положений. Применяя
калибр-сбрасыватель, соответствующий глубине полости къ и
калибр-сбрасыватель, настроенный на размер а, для удаления сцепившихся и
избыточных деталей, можно на одной ориентирующей позиции отсеять
одиннадцать положений из двенадцати.
Что же касается автоматического ориентирования квадратных
колпачков РнБ1, то оно может производиться точно так же, как и
ориентирование равноразмерного колпачка цилиндрического.
При автоматическом ориентировании равноразмерных деталей, не
обладающих ни одной осью симметрии, требуется обычно на одну
187

А-А
Б-б
Шда
ж
1
1-я позиция
¦ЧА.
и
AJ ?
ориентирующую позицию больше, чем при автоматическом
ориентировании подобных равноразмерных деталей с двумя и более осями
симметрии. Способы окончательного ориентирования выбираются при
этом в зависимости от формы деталей. Так, например, для равнораз-
мерного эксцентрикового валика РкАО приходится на последней
позиции прибегать к дискретному ориентированию аналогично, как
и для эксцентрикового валика СкАО-2. Для деталей типа РкБО и
РкВО будут применяться те же
способы, что и для деталей стержневых
со сквозными шпоночными канавками
и т. д.
Что касается, наконец,
автоматического ориентирования
равноразмерных некруглых деталей, не
имеющих ни одной оси симметрии, то и
для них применимы общие
рассмотрения позиция ные выше принципы ориентирования.
Так, например, усеченная пирамида
РнАО может быть ориентирована на
двух или более позициях в
зависимости от того, какие параметры
можно будет при данной
конфигурации детали использовать. Как и в
других равноразмерных деталях,
такими параметрами могут быть:
профиль, план и поперечное плечо
центра тяжести. Высота или другой
основной размер, которые при неравно-
размерных деталях служат
основным различительным параметром (см.,
например, фиг. 73) в данном случае
могут быть использованы только для
отсева избыточных деталей.
Сравнительно просто на одной комбинированной или двух
отдельных позициях ориентируется деталь РнБО. Способ ориентирования
этой детали показан на фиг. 104. Точно так же ориентируется и
деталь РнВО.
о
6}
Фиг. 104. Схема автоматического
ориентирования равноразмерной
асимметричной детали сложной
формы на двух ориентирующих
позициях.
Автоматическое ориентирование пластинчатых деталей
Характерной особенностью пластинчатых деталей является то,
что в процессе автоматического ориентирования они легко могут
опрокидываться вокруг продольных и поперечных кромок через
профильные вырезы. Благодаря этому можно одинаково легко ориентировать
не только симметричные, но и асимметричные, детали.
Наиболее просто осуществляется, очевидно, автоматическое
ориентирование пластинчатых деталей с двумя и более осями симметрии.
Для этих деталей могут найти применение различные типы бункер-
188

яых ориентирующих устройств, как, например, карманчиковые,
щелевые, шиберные, секторные и главным образом вибрационные.
В вибрационных БОУ ориентирование таких деталей
производится обычно на одной ориентирующей позиции, реже — на двух,
причем для отсева неправильно расположенных деталей весьма
широко используются разница основных размеров и положение центра
тяжести. На второй ориентирующей позиции, если для данной детали
она требуется, применяются калибры формы в виде соответствующих
вырезов в основной поверхности лотка. Для удаления избыточных
деталей, как и при автоматическом ориентировании всех классов
деталей вообще, применяются соответствующие калибры-сбрасыватели и
пороги. Такие же способы автоматического ориентирования
применяются для пластинчатых круглых деталей с одной осью симметрии
и даже для деталей совершенно асимметричных. Ряд примеров
ориентирования пластинчатых деталей приводился уже раньше. Так,
например, ступенчатый диск ПкА1-1 может быть ориентирован с помощью
калибра-сбрасывателя, показанного на фиг. 23,6. Аналогично может
•быть ориентирована также деталь ПкБ1-2.
При автоматическом ориентировании кольца с коническим
отверстием (ПкА1-2) может быть использовано асимметричное
расположение центра тяжести (см. фиг. 25,6).
Диск ПкА1-3 с эксцентрично расположенным отверстием может
быть ориентирован дискретным способом. Дискретное ориентирование
может оказаться необходимым и для ряда других пластинчатых
круглых деталей, у которых ось вращения не является осью симметрии,
как, например, для деталей ПкАО, ПкБ1-1, ПкВ1-19 ПкБО> ПкВО
и т. п. Ориентирующий механизм для таких деталей состоит обычно
из вращающегося патрона, центрирующего деталь, и силой трения,
увлекающего ее во вращательное движение. К вращающейся детали
прижимается подпружиненный ловитель соответствующей формы,
который в определенный момент захватывает и останавливает деталь.
Ориентированная таким образом деталь подается дальше в накопитель
или непосредственно в рабочую зону станка.
В некоторых случаях диски, в которых ось вращения не является
осью симметрии, могут быть ориентированы и непрерывным способом,
если только на поверхности их имеются элементы формы,
позволяющие это.
Так, например, диск с эксцентрично расположенным отверстием
может быть ориентирован с помощью штырьевого БОУ, в котором
захватывающие штыри расположены на бесконечной движущейся
ленте.
Непрерывным способом в вибрационном БОУ может быть
ориентирована также разрезная шайба ПкЫ-L Для нее целесообразно
сделать лоток переходящим постепенно в лезвие, как показано на
фиг. 105. Процессу автоматического ориентирования на таком лотке
способствует тот факт, что движущаяся по лотку и касающаяся
направляющей поверхности деталь не только перемещается вдоль лотка,
но и вращается вокруг своей оси.
189

Непрерывный способ ориентирования может быть осуществлен
легко и для дисков с лысками, если заставить эти диски катиться по слегка •
наклонному лотку.
Для кольца типа ПкБО с выступами непрерывное ориентирование
может быть осуществлено с помощью порогов, как показано на фиг. 106.
Деталь, движущаяся по наклонному лотку (сечение /—/), надвигается
на постепенно поднимающийся порог 1 (сечение //—//), переходящий
в площадку 2 (сечение ///—///). Все детали, выступы которых
обращены вверх, соскальзывают по порогу в бункер, а детали с выступами,
Фиг. 105. Схема автоматичес- Фиг. 106. Схема автоматического ориентиро-
кого ориентирования разрезной вания кольца типа ПкВО с выступами,
•шайбы.
обращенными вниз, задерживаются на пороге и проходят по лотку
дальше.
Автоматическое ориентирование пластинчатых некруглых
деталей с одной, двумя и более осями симметрии, а также полностью
асимметричных осуществляется в основном так же, как и деталей
круглых с таким же количеством осей симметрии. Почти все эти детали
могут быть ориентированы с использованием на первой позиции
положения центра тяжести или разницы основных размеров, а на
второй — особенностей формы плана. Если же положения детали трудно
различимы, в частности, если ее элементы поверхности, по которым
определяются положения, являются закрытыми, т. е. лежат внутри
контура плана, как, например, отверстие детали ПнА0-2, то для
ориентирования такой детали приходится прибегать к дискретному способу
ориентирования.

Глава 4
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ
УСТРОЙСТВ И ПУТИ ЕЕ ПОВЫШЕНИЯ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ
УСТРОЙСТВ С ВРАЩАЮЩИМИСЯ ЗАХВАТНЫМИ ОРГАНАМИ
Максимальная производительность любого автоматического
ориентирующего устройства, в том числе и любого устройства с
вращающимся захватным органом, может быть выражена либо через
количество элементов и количество рабочих циклов в единицу времени
захватного органа, либо через размеры детали и ее скорость движения
в захватном органе. Умножая максимальную производительность на
коэффициент отдачи, получаем среднюю производительность
автоматического ориентирующего устройства, которая согласно формуле
C.77) выражается равенством
Q = znk = j-тг^ k шт/мин.
Как видно из приведенного равенства, производительность Q
является для одной и той же детали (/ = const) функцией скорости и
и коэффициента отдачи 4иот размеров автоматического
ориентирующего устройства непосредственно не зависит. Если же
производительность БОУ от их размеров все-таки в некоторой степени и
зависит, то лишь настолько, насколько от этих размеров зависит
коэффициент отдачи k. Согласно формуле C.119) коэффициент отдачи любого
автоматического ориентирующего устройства •
k = pixPvPo-
Для БОУ с вращающимися захватными органами согласно C.92,а)
можем написать
р0 = ег*"9
A.2=l_(l_p^=l_(l_Av) ',
причем параметр С не меньше единицы и не больше -^.
Подставляя значения pv и р& в общее уравнение
производительности, получаем
Q =, Nj^e-i^i _A -Риу\Ра = Ave-** DЛ)
Анализируя полученное уравнение, можем прийти к выводу, что
производительность автоматических ориентирующих устройств с вра-
191

щающимися захватными органами возрастает с увеличением скорости v9
однако только до некоторого предела. Существует некоторое
максимальное значение скорости, при котором производительность БОУ
достигает своего максимума. Увеличение окружной скорости свыше этого
значения приводит к падению производительности БОУ. Оптимальное
значение скорости может быть найдено как экстремум функции Q =я
0 12 3 4 5 6 7 в 9 10 И 12 13 П 15 16 17
-Г
Фиг. 107. График зависимости pi2 = / (р/2, г) для бункерных
ориентирующих устройств с вращающимися захватными
органами.
= / (v). Для нахождения этого экстремума логарифмируем, а затем
дифференцируем уравнение DЛ) и находим производную.
lnQ= lnA + \nv — q>v2\
Подставляя значение Q из уравнения D.1) и приравнивая
производную нулю, получаем
-^ = Aver*" /1 — 2t|wN -= Ае-Ъ* A _ 2^) = 0.
Отсюда, приняв, согласно уравнению E.926), г|э =-щ-, находим
искомое значение максимальной скорости захватного органа
tw = У-щ « I 2М. D.2)
В частности, для карманчикового БОУ при ориентировании
валиков получаем
fmax == У1-^Г [а25/2 + (L - ^ - 0'18/*
Второй способ увеличения производительности автоматических
ориентирующих устройств с вращающимися захватными органами
заключается в увеличении размеров захватного органа, если только
192

это увеличение приводит к возрастанию k. Из уравнения D.1) видно,
что с увеличением диаметра захватного органа D производительность
ориентирующего устройства должна возрастать. Но так как, увеличивая
диаметр захватного органа, мы при всех прочих равных условиях
увеличиваем только коэффициент отдачи k, а этот коэффициент не может
превышать единицы, то и влияние размеров захватного органа
ограничено. Это иллюстрирует график фиг. 107, изображающий функцию
р/2 = / (г, рс)- График показывает, что с увеличением г скорость
приращения значения коэффициента отдачи постоянно падает.
Отсюда следует, что независимо от всех остальных условий
увеличение г целесообразно только лишь до тех пор, пока скорость
приращения коэффициента заполнения, а вместе с тем и приращения
производительности БОУ не достигнет некоторого предельного значения.
Этим предельным значением может быть такое rmax, а следовательно,
и соответствующий ему такой диаметр Dmaxt при которых
возрастанию фактора г на единицу соответствует определенная величина
относительной скорости приращения коэффициента отдачи.
Таким образом, относительная скорость приращения
производительности до может являться критерием, используемым при расчетах
оптимальных размеров захватных органов БОУ.
Так как
dk 1
ДО = -т- • -г
И dr k
k = [1 -A -pic)r]pvPo = B[l -A -р1сП
то, подставляя 1—pic = qic> получим для выражения критерия до
равенство
dr k B(\-cfic) q~c'-\ '
Отсюда после соответствующих преобразований получим
-- l w)-. DA)
,1
Значение критерия w выбирается по усмотрению конструктора
в зависимости от условий. Обычно уже w == 0,01 -г 0,02 обозначает,
что при соответствующих значениях pic и г влияние размера
захватного органа на производительность БОУ практически прекращается.
Характер зависимости между критерием до, вероятностью pic и
количеством деталей г на рабочей длине пути захватного органа
показан в виде графика на фиг. 119.
Приведенные формулы показывают, что теоретически, при
достаточно высоком значении вероятности ри, г могло бы приближаться
к единице. Практически, однако, столь малое значение г
неприемлемо по той причине, что для правильной работы любого БОУ и, в
13 1760
193

частности, БОУ с вращающимися захватными органами необходимо»
чтобы детали могли в бункере свободно перемещаться к ориентирую-
щим поверхностям, хорошо перемешиваться и постоянно находиться
на пути захватного органа в количестве, достаточном для
бесперебойной работы ориентирующего устройства. Соблюдение всех
перечисленных условий возможно только тогда, когда диаметр бункера, а
следовательно, и захватного органа не меньше некоторого Дтп- Опыт
показывает, что указанные условия могут быть соблюдены, если диа-
у метр бункера не меньше пяти-семикратной
* длины деталей, т. е. если соблюдается
неравенство
D«in«5/-r7/, D.5)
или соответственно
Гтт«6-г8. D.5а)
Пользуясь приведенными уравнениями,
можно не только решить вопрос о том,
Фиг.' 108. Силы, действую- какой бУдет производительность БОУ в
щие на деталь, захваченную том или ином случае, но также выбрать
крючком в крючковом бун- наиболее рациональные размеры и наилуч-
керном ориентирующем уст- Ший режим работы автоматического ориен-
ройстве. тирующего устройства.
Попутно следует отметить, что расчет скоростного коэффициента
pv и определение оптимального режима работы БОУ производились
нами главным образом с учетом условий западания деталей в элементы
захватных органов. При этом предполагалось, что при правильной
конструкции приемной части лотка фактором, лимитирующим
скорость, будет не выпадание, а захват деталей. В действительности же
могут существовать конструкции, в которых скорость захватного
органа лимитируется главным образом выдачей деталей. К таким
конструкциям относятся, например, крючковые БОУ со свободным
отводом деталей. Расчет предельной скорости захватного органа для
каждой такой конструкции необходимо производить индивидуально,
учитывая характер движения деталей.
В технической литературе, посвященной автоматическому
питанию рабочих машин, приводятся примеры таких расчетов. В частности,
для крючкового БОУ с тангенциально расположенными крючками
уравнение движения детали относительно крючка согласно схеме,
показанной на фиг. 108, может быть записано в следующем виде [73]:
Gsincp — Jr = JV/, D.6)
где G = mg — вес детали (т — масса детали и g — ускорение силы
тяжести);
J г = тх — сила инерции (х — вторая производная от пути па
времени);
N = G cos Ф — J к = — J — нормальная реакция;
194

/ — коэффициент трения;
JK = 2т(йх — кориолисова сила инерции;
j = m(d2R — центробежная сила инерции, со — угловая скорость
крючка, R — радиус окружности расположения
крючков;
Ф — угол отклонения радиуса R от вертикали.
После соответствующих преобразований дифференциальное
уравнение движения детали принимает вид
х — 2f(ox = — fg cos ф + g sin ф + f<d2R. D.6a)
Решая это уравнение после ряда допущений, приближений и
упрощений, можно выразить предельную скорость движения
захватного органа формулой
I/ \ R cos ф1 /
где фх — угол, при котором начинается спадание детали с крючка;
/ — длина детали.
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
С ЗАХВАТНЫМИ ОРГАНАМИ, СОВЕРШАЮЩИМИ ВОЗВРАТНО-
ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ
Производительность секторных и шиберных БОУ, так же как и
БОУ с вращающимися захватными органами, выражается формулой
Q = znk turn/мин,
где г = -j количество деталей длиной /, вмещающихся на
рабочей длине захватного органа L;
п — количество двойных ходов (рабочих циклов) захватного
органа в мин;
k — коэффициент отдачи.
Подставляя в эту формулу развернутое значение коэффициента
отдачи, получим общее выражение производительности БОУ как
функцию ряда факторов, в том числе количества рабочих циклов в минуту
п и длины сектора L. Анализ полученного выражения позволяет
определить количественное влияние каждого из факторов и отыскать
наиболее рациональные способы повышения производительности
автоматических ориентирующих устройств как при их проектировании,
так и в процессе эксплуатации.
Наиболее эффективно можно регулировать производительность
секторных й шиберных ориентирующих устройств путем изменения
количества рабочих циклов захватного органа. Однако так же, как
и для всех типов БОУ, увеличение количества рабочих циклов
целесообразно здесь только для некоторого предела, потому что с
повышением скорости захватного органа коэффициент отдачи резко па-
13*
196

дает. Предельная скорость сектора или шибера может быть найдена
как экстремум функции Q == f (п). Для этого выражаем скоростной
коэффициент р0 с помощью заменяющей функции, которая так же, как
и для БОУ с вращающимися захватными органами, может быть
записана в виде показательной функции
_ 9СЮГф| _ М*_ -$п*
где согласно формулам C.92а) и C.926):
Приравнивая производную -р к нулю, придем к той же формуле
D.2), что и для БОУ с вращающимися захватными органами. Приняв
при этом С = 2, получим
Ппред = у Щ = Чв]/
900g(sinaAf--/cosqA|)
0Jrt*Z '
Полученное указанным способом предельное значение скорости
захватного органа необходимо сопоставить с предельным значением
скорости, допускаемым при условии неотрыва детали от сектора,
которое согласно формуле (ЗЛ 01) равно
/1800? cos aM
n*L(aM+a0)'
Приравнивая оба выражения предельной скорости друг к другу,
после простых преобразований и сокращений приходим к
трансцендентному уравнению
tga,-/= ' D.8)
Полученное уравнение позволяет определить для каждой
конструкции секторного БОУ наиболее рациональное значение угла ам.
Развернутое уравнение производительности секторных БОУ при
условии неотрыва детали от поверхности сектора может быть
приведено к следующему виду:
Q = T -npipPvpa = —— у gcosaM ' У L = AV L> (*9)
где А — результирующее значение параметров, не зависящих от
длины сектора.
Уравнение D.9) показывает, что с увеличением длины сектора
производительность секторных БОУ непрерывно возрастает, а
скорость приращения производительности постоянно падает. Отсюда
следует, что для увеличения производительности секторных БОУ
целесообразно увеличивать длину сектора только до некоторого предела,
196

тем более, что с возрастанием длины сектора возрастают
технологические затруднения при изготовлении ориентирующих устройств и
ухудшаются условия их эксплуатации. Одновременно следует иметь в виду,
что длина сектора не может быть и слишком малой, потому что с
уменьшением ее уменьшается подвижность деталей в бункере, а
следовательно, и коэффициент отдачи ориентирующего устройства. Опыт
показывает, что свободное перемешивание и поступление деталей к
захватному органу будут обеспечены, если длина сектора не будет меньше
четырех-шестикратной длины
деталей, т. е. если будет выполнено
условие
?min«4/-f6/. D.10)
Приняв наиболее рациональные
значения длины и рабочей скорости
сектора, можно добиться
дальнейшего увеличения производительности
ориентирующего устройства путем
правильного выбора остальных
параметров, влияющих на величину
коэффициента отдачи. Такими парамет- фиг> 109. К расчету заклинивания
рами, так же как и во веек Других деталей в бункере секторного БОУ.
типах гравитационных
ориентирующих устройств, являются, главным образом, угол наклона
ориентирующих поверхностей а и коэффициент трения между
ориентирующими поверхностями и деталями /. Чем больше угол
наклона и меньше коэффициент трения, тем больше вероятность pip
детали занять устойчивое положение на стыке ориентирующих
поверхностей, а следовательно, тем больше коэффициент отдачи БОУ.
Но, с другой стороны, с увеличением угла наклона а уменьшается
одновременно угол между основной ориентирующей поверхностью
и сектором, и, если этот угол становится равным или меньшим
двойного угла трения, детали при движении сектора могут заклиниваться.
Поэтому угол наклона ориентирующих поверхностей а должен быть
возможно большим, но в то же время, в соответствии с фиг. 109, он
должен также удовлетворять требованию
a<f-2e. D.11)
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ БУНКЕРОВ-ВОРОНОК
В отличие от автоматических ориентирующих устройств с
вращающимися и качающимися захватными органами
производительность бункеров-воронок не зависит от размеров захватного органа,
потому что, какая бы ни была конструкция бункера-воронки, его
захватный орган никогда не может быть многоместным. Некоторое
влияние на величину производительности могут иметь отдельные
конструктивные элементы захватного органа, например диаметр и вы-
197

сота штифта, его расстояние от края трубки и т. п., однако влияние
этих элементов обычно невелико.
Угол наклона ориентирующих поверхностей должен быть
достаточно большим, но не настолько, чтобы детали, устремляющиеся к
выходной трубке, заклинивались. Оптимальное значение угла наклона
ориентирующих поверхностей, т. е. наклона образующей конуса
бункера, находится обычно в пределах 45—60°. Коэффициент трения между
ориентирующими поверхностями и деталями должен быть во всех
случаях минимальным.
Как видно из развернутого выражения коэффициента отдачи
[формула C.122)], большое влияние на производительность
бункеров-воронок оказывает соотношение диаметров выходной трубки и детали
аг=—. Значение этого соотношения должно для длинных деталей
приближаться к двум, а для коротких, во избежание поперечного
залегания деталей, оно должно быть немногим больше единицы.
Влияние скорости захватного органа на производительность
бункеров-воронок может быть выражено функцией
Q = т+ж шт1мин->
где
А = гркрР]ЛРо - 2 [ * + Ш ~ (т '] [2 -
~~ 1) ( cos a' + sin а'Iра < *
B=iV:,
2/
(sin а/ _ t cos af) — параметры, не зависящие от скорости
захватного органа.
Анализируя эту формулу, можно прийти к выводу, что с
увеличением скорости захватного органа п производительность бункера-
воронки непрерывно возрастает, стремясь к пределу
д
Qnped = "IT ШГП/MUH. D. 12)
Отсюда следует, что в отличие от карманчиковых и секторных
БОУ в бункерах-воронках предельная скорость захватного органа
либо не существует, либо лежит весьма высоко, так что, увеличивая
скорость, можно соответственно повышать производительность БОУ.
В связи с изложенным следует, однако, отметить, что увеличение
скорости захватного органа бункеров-воронок с целью повышения их
производительности может быть целесообразными только до
некоторого предела, потому что, во-первых, с увеличением скорости
усиливается износ деталей и ухудшаются условия работы БОУ и,
во-вторых, понижается скорость приращения производительности w. Так,
например, приняв в качестве критерия, характеризующего влияние
скорости на производительность, процентное увеличение производитель-
198

ности, соответствующее приращению скорости захватного органа на
1%, можем написать
dQ п А(\+Вп)—ВАп п 1 (/l 1Q4
Ш==Ж' Q"= A+Вя)» "Q" = fT^' DЛЗ)
Отсюда, задавшись некоторым значением критерия w, получаем
"np*a=-j(^—iy D.13a)
Все изложенные выше рассуждения и выводы базируются на
предположении, что скоростной коэффициент бункеров-воронок может
выразиться функцией
_ 1
Pv ~~ 1 + Вп '
В действительности, как уже выше подчеркивалось, приведенное
выражение скоростного коэффициента может рассматриваться только
как приближенное, потому что в нем находят отражение не все, а
только главнейшие факторы. Так, например, в формуле скоростного
коэффициента не отражено влияние центробежной силы, которая с
увеличением скорости захватного органа возрастает и замедляет
выпадание деталей из бункера. Несмотря на то что определение самой по
себе центробежной силы никаких затруднений не представляет, в
данном случае выразить ее влияние на скоростной коэффициент не
представляется возможным.
Это объясняется тем, что с возрастанием скорости захватного
органа центробежная сила, прижимающая деталь к окружности
входной трубки, сначала действительно препятствует выпаданию детали
из бункера. Но с дальнейшим увеличением скорости центробежная
сила уже не только удерживает деталь от западания в трубку, но даже
выталкивает ее по наклонной поверхности конуса вверх. В результате
этого нижние детали отходят от приемной трубки, освобождая путь
для деталей, расположенных сверху. Таким образом, выдача
деталей из бункера при повышенных скоростях не прекращается, как можно
было бы ожидать, а лишь в определенной степени замедляется. В
конечном итоге, как показывает Ьпыт, производительность бункеров-
воронок, которая с увеличением скорости захватного органа до
сравнительно высоких пределов действительно постоянно возрастает, при
определенном значении этой скорости достигает своего максимума,
а затем начинает падать.
Изложенное позволяет прийти к выводу, что формула C.99) для
скоростного коэффициента может быть несколько скорректирована и
приведена к виду
Ио \ + Впх
где х — показатель несколько больший единицы и меньший двух
(ориентировочно х = 1,1 -г- 1,2).
199

Принимая скорректированное полуэмпирическое выражение для
скоростного коэффициента, можем заметить, что функция Q = f (n)
будет иметь свой экстремум, потому что теперь ее производная
dQ __ Л — АВпх (х ~ 1)
dn (\+Впх?
Отсюда, приняв -р е= 0, находим
ПпР** == R(x—\\ X 0б/МиН- D- 15>
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ВИБРАЦИОННЫХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Условия движения деталей по лотку вибрационного БОУ
Вибрационное ориентирующее устройство представляет собой
разновидность желоба Крейсса, широко применяемого для непрерывного
транспорта сыпучих тел. Основное различие между желобом Крейсса
и вибрационным
ориентирующим устройством заключается
в том, что пружины,
поддерживающие бункер
вибрационного БОУ, расположены по
окружности, в то время как
пружины, удерживающие
желоб Крейсса, параллельны
Друг другу. Поэтому
колебания лотка и движение
деталей вверх по лотку происхо-
Фиг. ПО. Принципиальная схема вибрацион- ДЯТ не по прямой, как в же-
ного бункерного ориентирующего устройства, лобе Крейсса, а по винтовой
линии.
В результате вращательных колебаний бункера на детали,
движущиеся по лотку, действует центробежная сила, отсутствующая в
желобах.
Несмотря на то что величина центробежной силы, как
показывают приведенные ниже расчеты, незначительна и на скорость
движения деталей по лотку практически не оказывает влияния, роль ее
весьма существенна, так как с ее помощью осуществляется
автоматическое ориентирование деталей на лотке в бункере.
Принципиальная схема развернутого вибрационного БОУ
изображена на фиг. ПО. Направление колебаний лотка принято как
совпадающее с направлением прямой К — К, перпендикулярной
пружинам, что при большом значении соотношения между длиной пружин
и амплитудой колебания лотка практически полностью соответствует
действительности.
200

Направление действия возмущающих усилий вибратора, будут ли
они совпадать с направлением прямой К — К или с осью бункера,
принципиально значения не имеет.
Полагая, что лоток совершает: в направлении прямой К — К
гармонические колебания с круговой частотой со и амплитудой а и что
мгновенное положение его в момент времени / описывается
уравнением
s = a sin (со/), (^-16)
получим для выражения соответствующих скоростей лотка v и era
ускорений w формулы
v = -g- в aco cos (со/), D.17}
w = -J- = — aco2 sin (со/). D.18>
На деталь, движущуюся вместе с лотком, действует сила
инерции Р, пропорциональная и противоположно направленная
ускорению т. Величина этой силы может быть выражена равенством
Р = — mw = /naco2 sin (со/), D. 19)
где т — масса детали.
Если круговая частота и амплитуда колебаний лотка таковы,,
что составляющая сила инерции, параллельная линии лотка,
превышает соответствующую составляющую силы тяжести детали G и силу
ее трения о лоток F, т. е. если соблюдается неравенство
— Gsina —-F + PcasPX), D.20}
то деталь начинает скользить по лотку вверх.
Аналогично, условием скольжения детали вниз по лотку будет
соблюдение неравенства
— Gsina + F + PcosP<0. D.21}
Так как сила трения F состоит из силы трения детали о лоток Fx
и силы трения детали о боковину бункера F2, можем для случая сколь*
жения детали вверх по лотку написать
F = Fi + FM = Nf + PJ~
= / [mg cos a — ma®2 sin 0 sin (©/)] + /' -^2*
где N = mucosa — maco2sin|i sin (со/)— нормальная реакция лоткам
Pu at j~z центробежная сила;
v0KP — окружная скорость лотка;
D — диаметр чаши бункера;
/ = tgQ — коэффициент трения детали о лоток;
f = *Se' — коэффициент трения детали о боковину бункера;
q и е' — соответствующие углы трения;
a — угол наклона лотка к горизонту;
201

Р — угол между линией лотка и направлением его колебаний;
g — ускорение силы тяжести.
Подставляя развернутое выражение силы трения в неравенство
D.20), получаем:
таы2 cos р sin (а>/) > mg sin а + ftng cos а —
2mv2
— fma со2 sin P sin (cot) + f ™p .
После соответствующих преобразований и сокращений это
неравенство может быть приведено к виду
где второй член правой стороны неравенства выражает влияние
центробежной силы.
Для того чтобы определить, какое влияние.оказывает
центробежная сила на характер движения детали по лотку, вьщесем первый
член правой стороны последнего неравенства перед скобкой, в
результате чего получим
. . , Л. sin(a + Q) Л , ,, 2^2 cosq \
aco2 sin Ш) > g —)а ^ *; 1 + /' - . р.—;—г .
v ' ^ б cos ф — q) у ' Dg sin (a + q) J
Учитывая, что окружная скорость детали не может превышать
максимальной скорости лотка асо, можем написать:
Vokp = аю cos (a+ P).
Подставляя это выражение в последнее неравенство и принимая
для вибрационного БОУ с электромагнитным вибратором близкие к
реальным значения параметров, например а = 1 мм, п = 3000
колебаний в минуту, со = -^ = 314 сек-1, D --= 400лш, р « 25°, a = 8°,
Р = 30° и / = 0,45, после вычислений получим:
Отсюда следует, что влияние центробежной силы на скорость
движения деталей по лотку весьма мало и поэтому для дальнейших
рассуждений и расчетов неравенство D.20), являющееся условием
скольжения детали вверх по лотку, можно записать так:
e^eta(«0>er^±g.. D.22)
Таким же образом после аналогичных преобразований неравенство
D.21), выражающее условие скольжения детали вниз по лотку, может
*быть приведено к виду
-«* sin («0 >*{?$=§•. D.23)
202,.

С возрастанием амплитуды и частоты колебаний лотка может
наступить момент, когда составляющя силы инерции,
перпендикулярная к линии лотка, превысит соответствующую составляющую силы
тяжести, в результате чего деталь оторвется от поверхности лотка и
некоторое время будет находиться в свободном полете. При этом
условием отрыва детали от лотка будет являться соблюдение неравенства
— Gcosa + Psinp>0, D.24)
которое аналогично неравенствам D.20) и D.21). После
преобразований можно записать
a<o4m(cot)>g^. D.25)
Такое сочетание амплитуды и частоты колебаний вибрационного
БОУ, т. е. такой его режим работы, при котором соблюдается
неравенство D.25), принято обычно называть режимом работы «с
подбрасыванием». Соответственно режим работы, в котором неравенство
D.25) не соблюдается, но зато соблюдается неравенство
а<*2<ёЧ^> (*26)
принято называть режимом работы «без подбрасывания».
Производительность вибрационных ориентирующих устройств,
работающих в режиме без подбрасывания
Средняя скорость движения детали по лотку вибрационного БОУ,
работающего в режиме без подбрасывания, может быть выражена как
произведение среднего перемещения детали на лотке за время одного
цикла sc и количества рабочих циклов в секунду v или в минуту п.
Следовательно, для выражения производительности вибрационного БОУ
можно написать формулу
Vc = scn = 60scv. D.27)
Для определения среднего перемещения детали по лотку за время
одного цикла составим дифференциальное уравнение движения детали. •
При этом будем исходить из того, что на протяжении одного цикла
можно различать два качественно разные периода движения. Первый
период продолжается от момента tH, когда скорости детали и лотка
совпали и деталь начала увлекаться трением о лоток, до момента t'H —
повторного совпадения скоростей. Этот период является периодом
относительного скольжения детали вниз. Второй период продолжается
от момента U начала движения детали по инерции до момента Гв,
когда скорости детали и лотка опять совпадают и деталь начинает
снова двигаться' под действием силы трения о лоток. В этом периоде
деталь скользит вверх по лотку.
Между первым и вторым периодами могут быть более или менее
длительные паузы, когда деталь движется вместе с лотком без
скольжений.
203

В начале движения деталей по лотку промежутки fH — tH и t'A — tB
для каждого цикла разные, но со временем при установившемся
движении продолжительность каждого периода для всех циклов
становится одинаковой.
Принимая систему координат, показанную на фиг. ПО, и считая
скорость, направленную вверх по лотку, положительной, а скорость,
направленную вниз,— отрицательной, напишем дифференциальные
уравнения движения детали для первого и второго периодов:
тхн = — mg sin a + Nf\ D.28)
тхв = — mg sin а — Nf. D. 29)
После соответствующих подстановок, преобразований и
сокращений эти дифференциальные уравнения могут быть приведены к
виду:
~ dtiu
хн = -??- = — g (sin a — / cos а) — аш2/ sin P sin (со/); D.28а)
хв = -?- = —g (sin a + / cos а) + аса2/ sin р sin (©/). D.29a)
Интегрируя оба уравнения, получаем выражения для
соответствующих скоростей скольжения деталей вниз и вверх:
ин = I duH =—g"(sina — /cosa)/ + aco/sinPcos(a)/) + CH) D.30)
ив = \ duB = — g (sina + /cos a)/ — aw/sinPcos (Ы) + CB. D. 31)
Константы интегрирования Сн и Св определяем из условия, что в
моменты начала скольжения вниз tH и вверх tB скорости детали и лотка
совпадают. После подстановки значений констант С« и Св уравнения
скоростей запишутся так:
ин = —g (sin a — / cos a) (/ — tH) + a<df sin p [cos (cat) — cos (otf«)] +
+ a®cospcos(o>/w) = -^; {4.32)
uB = —g (sin a + / cos a) (t — tB) — a<of sin p [cos (af) — cos (®tB)] -f
dsR
+acocosPcos@^)=-^~.. (?33)
Интегрируя, в свою очередь, эти у]равнения в пределах f — tH
и t'B — ts> получаем следующие выражения для соответствующих
перемещений детали за время первого и второго периодов движения:
sH = — -|(sina — /cosa)(/'2 — ф + [g(sina — fcosa)tH +
+ a<o (cos p — / sin p) cos (©/„) (t'H — tH) +
+ fa sin P [sin (co^) — sin (©/«)]; D.34)
204

s5 = -f (sina + fcosa)(?— t$ + \g(slna + fcasa)tB +
+ a© (cos P + / sin p) cos (®tB)] (fB — tB) —
— fa sin p [sin (cotB) — sin (arfB)L D. 35)
где f и t'B — моменты времени окончания скольжения детали вниз
и вверх.
Переходя от моментов времени к соответствующим фазовым углам,
т. е. подставляя Ы = ф, получим уравнения:
s„=— ^(sina — fcosa)'(<p'«— ф?) +1 ^-(sina — /cosa)cp„ +
+ a(cosp— /sinP)cos<pJ(q>; — фя) + fa sin p (sin ф^ — sintpj; D.34а)
«в = — ?z(sin^ + fC0Sa)^B^ <р|) +
+ [-^ (sina + f cosa)<ps + a(cosp +
-f / sinP) cos фв] (ф^ — Фв) — fa sin P (sin q& — sin q>5). D.35а)
Наибольшее результирующее перемещение деталей, а
следовательно, и наибольшая производительность вибрационного БОУ,
работающего в режиме без
подбрасывания, будет достигнута, если
движение деталей по лотку
будет происходить без пауз, т. е.,
если после первого периода
движения будет следовать
непосредственно второй, как изображено
на диаграмме скоростей,
показанной на фиг. 111.
Принимая во внимание, что
при движении деталей без пауз
и без подбрасывания
длительность первого периода движения
незначительно отличается от
Фиг. 111. Диаграмма скоростей детали и
лотка вибрационного БОУ, работающего
в режиме двухстороннего скольжения без
пауз и без подбрасывания.
длительности второго периода, можем для этого случая принять в
приближении
Ф«-ф««Ф* — Ф*«я, D.36)
откуда следует:
sinq>; = — sinqy,
sin<p]g = — sincps;
cosq>? = — cosq)?.
Подставляя эти значения в уравнения D.34а) и D.35а), можно
преобразовать их следующим образом:
205

sH =— ^-(sina —/cosa)(9^ + 9«) + j^-(sina — fcosa)9« +
-fa (cosP — / sin P) cos <ря] я — 2/a sin p sin ф« =
= — |^2~ (sin a — / cos a) + ал (cos P — / sin P) cos ф« —
— 2/a sin p sin ф«. D. 34б>
Аналогично
s* = —S(sina+/cosa)foij + ^) +
+ -^ (sin a + / cos a) <pB + a(cosP + /sinP)cos9?lJi-f-
+ 2/asinpsh^B = — §^2(sina + /cosa) + fltft(cosP +
+ / sin P) cos фя + 2/a sin P sin фд. D.356)'
Отсюда для результирующего перемещения детали за время
одного цикла получим выражение
grt
sc = sH + sb = —^-a-sina + 2an/sinpa^s +
co:
rf2
+ 4a/sinPsh^B = ~^sina + 2a/sinP(jta^j3 + 2sh^s) =
= 2a/ sin p M — § sin a, D.37)
где M = n cos фв + 2 sin фв.
Анализируя выражение М = ncosq>B + 2$тфв, можно прийти
к выводу, что его значение будет не меньше 3,14 и не больше 3,72,
потому что, как вытекает из формулы D.22), фазовый угол начала
скольжения детали вверх по лотку фБ мал, и во всяком случае он^не
выходит за пределы 0 — 45°. Поэтому, принимая в среднем М » 3,5,
получаем
sc« 7a/ sinP — ^J sin a. D.37a)
Таким образом, средняя скорость движения детали по лотку
вибрационного БОУ, работающего в режиме двухстороннего скольжения
без пауз и без подбрасывания, будет
Vc = scn = Ga/sinp — §- sin a) n. D.38)
Так как для режима без подбрасывания должно соблюдаться
неравенство D.26), то, делая подстановку —2 =* a SJ1E9 после
преобразований получаем для выражения производительности формулы
Vc « 0,0Ian sin P @,7/ — tg a) м/мин; D.38а)
206

Vc « Ц @,7/ cos a — sin a) Ml мин, D. 386)
где а — амплитуда колебаний лотка в мм;
п — количество колебаний лотка в мин;
g — ускорение силы тяжести в см/сек2.
В технической литературе [44] для выражения
производительности прямолинейного колеблющегося лотка (желоба Крейсса)
приводится формула проф. Линднера, выведенная им для тех же условий,
что и формула D.38а), но несколько иным способом. Для принятых
выше размерностей эта формула записывается так:
Vc = 0,0036ая/ tg p Ml мин. D.39)
При этом следует подчеркнуть, что как формула D.38а), так и
формула Линднера справедливы только для движения деталей по лотку
в режиме без подбрасывания, т. е. для всех тех случаев, для которых
амплитуда колебаний лотка удовлетворяет требованию
a^JL cosa
a^ a>2 sinp *
Для вибрационных .ориентирующих устройств с
электромагнитными вибраторами частота колебаний лотка равна обычно либо п =
= 3000 кол/мин, либо, если вибратор без выпрямителя, п =
= 6000 кол/мин. Следовательно, для этих ориентирующих устройств
наибольшие значения амплитуды, при которых еще возможно
движение деталей без отрыва от лотка, будут равны:
981 • 900 cosa л , cosa оллл ,
: 0,1 . о мм для п = 3000 кол/мин;
30002-я2 shiP""" sinp
981-900 cosa л лпе cos a лЛлл ,
а = 60002. *¦ • Жр « °>025slFp мм для п = 6000 «°л1мш.
Если принять, например, a = 3°, Р =¦ 19° и / = 0,4, то средние
скорости движения деталей по лотку в режиме без подбрасывания не
будут превышать соответственно:
Vc « 0,01 • 0,1 • cos 3° • 3000 @,7 . 0,4 — tg 3°) « 0,69 м/мин;
Vc « 0,01 • 0,025 • cos 3° • 6000 @,7 . 0,4 — tg 3°) *» 0,345 м!мин.
Производительность вибрационных ориентирующих устройств,
работающих в режиме с подбрасыванием
Характерной особенностью работы вибрационного ориентирующего
устройства в режиме с подбрасыванием является то, что деталь,
оторвавшаяся в определенный момент от поверхности лотка и совершившая
полет, ударяется о поверхность лотка с силой, значительно
превышающей ее вес. В связи с этим можно предположить, что в момент
удара трение между деталью и лотком резко возрастает, а
следовательно, возрастает и критическое ускорение, которое лоток может
придать детали в момент удара. При этом в момент удара на де!аль
207

действует также ускорение, возникающее вследствие упругих свойств
детали и лотка, т. е. связанное с коэффициентом восстановления.
В результате складывания этих двух ускорений при значениях
амплитуды колебаний лотка, при которых длительность полета детали
достигает времени одного цикла, начинается чередование полетов
различной длительности, переходящее в определенный момент в
хаотическое движение; при этом нормальная работа вибрационного
ориентирующего устройства прекращается.
Чем больше амплитуда колебаний лотка, тем больше скорость
детали в момент отрыва ее от лотка, а следовательно, тем больше дли-
Фиг. 112. Схема установившегося движения детали на лотке
вибрационного БОУ, работающего в режиме с подбрасыванием.
тельность ее полета. За время полета детали лоток может совершить
большую или меньшую часть своего цикла и поэтому момент удара
детали о лоток при ее падении может произойти при любой фазе цикла.
Если в режиме с подбрасыванием амплитуда колебаний лотка
такова, что длительность полета детали достигает 0,75—0,8 времени
цикла, то падение детали на лоток происходит в момент, когда
скорость лотка при движении его вперед приближается к максимальной
и деталь почти мгновенно приобретает скорость, близкую к скорости
лотка. При установившемся движении в таком режиме деталь почти
все время находится в полете и скорость ее в момент отрыва от лотка
v0 в соответствии со схемой движения, показанной на фиг. 112, может
быть выражена равенством
sin (о* «а)
Vo = vo + «ЧА « P0cos26+g совф + Яд) fv (*-39a)
остаточная скорость детали после удара ее о лоток;
критическое ускорение, придаваемое детали лотком,
^ sinfea— a)
^-?cos(P + Q,)-;
ty — время приложения критического ускорения;
qo — динамический угол трения, Qd =* arc tg fd\
6' « a + p.
где v'Q
wKP
208

Таким образом, после преобразования равенства D.39а) для
определения скорости отрыва детали от лотка получаем выражение
gty sin(Qa—a)
v«=~
sin2 б' cos ф + Qd)'
Динамический угол трения определяем из равенства
Fd=fGd=fKdG=fdG,
D. 40)
D.41)
где Fd — динамическая сила трения в момент удара детали о лоток;
f — статический коэффициент трения;
G — вес детали;
Gd — динамическое давление детали на лоток в момент удара;
Кд — коэффициент динамичности;
fo — динамический коэффициент трения.
Отсюда для определения динамического угла трения получаем
выражение
Qd= arc tg(/Ca/). D.42)
Коэффициент динамичности Кд находим, базируясь на
предположении, что и деталь, и лоток обладают упругими основаниями
(жесткости &i и k2 на фиг. 113,а),
действие которых рассматриваем как
эквивалентное результирующей
жесткости основания лотка kp при падении
на него абсолютно жесткой детали
весом G (фиг. 113,6). Согласно
принятому предположению работа,
выполняемая грузом G при падении его с
высоты Н на лоток, будет равна
потенциальной энергии деформации
основания лотка, что может быть
выражено уравнением
<3(# + Да) =
VS
GA|
—-, D.43)
б)
Фиг. 113. Эквивалентные схемы
детали и лотка, обладающих
упругими свойствами.
где Аа — деформация упругого основания лотка при динамической
нагрузке;
Ас — деформация этого же основания при статической нагрузке;
kp — результирующая жесткость детали и лотка.
Решая это уравнение, .получаем:
Да = Д, + /д? + 2#Дс - Ac(l + л/\ + Ш\ = дД(, D.44)
Так как деформации пропорциональны нагрузкам, то вместо
уравнения D.44) можно написать:
Од - G(l + i/1 + ?L\ = GK* D.44a)
14 176®
209

Отсюда для определения коэффициента динамичности получаем
формулу
Кд
-•+]/
1 +
2Н
D. 45)
Выражая высоту падения детали Я через ее скорость отрыва v^
и принимая
Vl + x'V4;
2Н / 2Я vv 1v
-^ (так как — > 1),
в результате
D.45а)
преобразования формулы B.45) получаем окончательно
к 1 , v0 sin 26' /"Т"
Предполагая, что статическая деформация Аг в зависимости от
жесткости деталей и лотка находится в пределах 1 — 50 мк и скорость
отрыва детали от лотка в
вибрационных БОУ с
электромагнитными вибраторами достигает в
среднем 10 м/мин> получим
возможные значения
коэффициента динамичности в пределах
5—15. В среднем для
ориентировочных расчетов можем
принять Кд « Ю.
Зависимость значений
статического и динамического углов
трения для различных значений
коэффициента динамичности
изображена на фиг. 114.
Пользуясь графиком фиг.
114, можно объяснить тот факт,
кажущийся на первый взгляд
непонятным, что вибрационные
ориентирующие устройства,
работающие в режимах без
подбрасывания и с подбрасыванием,
обнаруживают совершенно различную зависимость
производительности от коэффициента трения. Как видно из формул D,38)
и D.39), производительность вибрационных БОУ, работающих
в режиме без подбрасывания, прямо пропорциональна коэффициенту
трения /. Такой же зависимости следовало бы, очевидно, ожидать
и для вибрационных БОУ, работающих в режиме с подбрасыванием.
Однако; как показывает опыт, в вибрационных БОУ, работающих
в режиме с подбрасыванием, изменение коэффициента трения в
сравнительно широких границах на производительность практически не
влияет. График фиг. 114 показывает, что указанное явление можно
считать вполне закономерным, потому что на скорость отрыва v0 и
дальность полета sn детали влияет не статический, а динамический
коэффициент трения. Так, например, при Кд « 10 уже для / « 0,2, т. е.
10 20 30 40 50 60
80 90
fid град
Фиг. 114. График зависимости
динамического угла трения от коэффициента
динамичности и статического угла трения.
210

для р » 11е, динамический угол трения будет достигать 60е, что
вполне достаточно для того, чтобы в момент удара лоток мог придать
детали свое максимальное ускорение асо2 в данном режиме. Естественно,
что в таких условиях всякое увеличение коэффициента трения
никакого влияния на производительность вибрационного БОУ оказать
уже не может.
На основании изложенного можно предположить, что в
вибрационных ориентирующих устройствах, работающих в режиме с
подбрасыванием с амплитудой колебаний, при которой длительность
полета детали достигает 0,75—0,8 времени одного цикла, скорость
отрыва детали будет приближаться к скорости лотка в момент отрыва.
Следовательно, можно написать:
v0 « aco cos ф0, D.46)
где сро — фазовый угол отрыва.
Таким образом, в указанном режиме работы вибрационного БОУ
средняя скорость движения детали по лотку будет
v< = <s« + As> ;?* - ^соШ" + As> 5ПГ' <* 47>
где sn — дальность полета^ детали в горизонтальном направлении;
As — перемещение лотка относительно детали за время полета,
измеряемое в горизонтальном направлении;
tn — время полета детали;
п — количество колебаний лотка в мин.
Так как время полета детали tn слагается из времени подъема
детали tx и времени ее опускания t2, то при скорости отрыва, равной
v0t время полета выразится равенством
, , . , aco cos ф0 sin б' . т/2Л2 м ла\
tn = h + t2= j (-(/-. D 48)
Но согласно фиг. 113 можно написать:
gt2
А2 = h± — sntga + Ah = -^—шосо8ф0со8б^а?Л +
., А sin6 а2©2cos2 ф0 sin2б' о*. . .
+ Аа sin (90° + а) = 2Г acocosq>0cosd'tga*„ +
+ a [sin <р0—sin (ф0 + Ф»)] ^~»
где ф„ — угол полета детали, <р„ = со?„.
Подставляя это выражение в уравнение D.48) и учитывая, что
согласно неравенству D.26)
sinq>0 = -?-2^k D.49)
,то ею2 sinp ' v '
после возведения обеих сторон уравнения в квадрат и преобразования
получаем
«р| sin фв - 2ф„ cos ф0 (^ sin б' - ^| cos б' tg a) *.
= 2 [sin ф0 — sin (фв + ф„)].
14» Ш

Так как
cos a
sinp
sine'
cos а
™c*>+,*~ sin F' —а) !
ci«KC0S" tga = — . Q = 1,
sinp ь sinp '
то для определения угла полета получим окончательно уравнение
0,5ф2 sin ф0 = фя cos ф0 + sin фв — sin (ф0 + фл). D.50)
Возвращаясь к формуле D.47) и подставляя
As = Да cos 6' = a [sin ф0 — sin (ф0 + ф„)] cos б',
получаем
Vc = {a® cbs ф cos б' $L + a [sin ф0 — sin (<pe + Фл)] cos б'} -?- =
= an [фя cos ф0 + sin ф0 — sin (ф0 + фп)] —^ .
Ввиду того что выражение в квадратных скобках равно правой
стороне уравнения D.50), то, заменив его левой частью этого же
уравнения, получим
cos б'
Vc = 0,0005аяф2зтф0 м/мин,
cos a
D.51)
где а — амплитуда колебаний лотка в направлении К — К в мм;
п — количество колебаний лотка в мин;
Фя — угол полета детали в рад.
Величина угла отрыва ф0 как функция амплитуды может быть
определена из уравнения D.49), а величина угла полета ф„ как
функция угла отрыва — из уравнения D.50). Результаты графо-аналити-
ческого решения уравнения D.50) приведены в табл. 8. Графическое
изображение функции уп =: / (ф0) дано на фиг. 115. На этой же
фигуре изображена также функция фл = / (а) для а ^ 3°, р = 19° и v =а
= 50 гц.
Таблица 8
Влияние амплитуды колебаний а и угла отрыва ф0 на угол полета деталей фд
Фо
в град
5
6,5
8
9
10
11
12
15
20
20
50
70
90
sin ф0
0,0872
0,1132
0,1392
0,1564
0,1736
0,1908
0,2079
0,2588
0,3420
0,5000
0,7660
0,9397
1,0000
Фм
в град
1370
1047
778
720
682
650
595
394
337
267
162
80
0
Амплитуда а в мм при a =
п = 3000 кол/мин
0= 10»
6,65
5,07
4,15
3,7
3,32
3,02
2,76
2,22
1,67
1,15
0,75
0,617
0,576
Р= 15*
4,45
3,4
2,79
2,47
2,23
2,03
1,86
1,5
1,13
0,77
0,504
0,414
0,39
Э = 19*
3,53
2,72
2,23
1,97
1,79
1,62
1,48
1,19
0,89
0,61
0,4
0,33
0,31
i
= 3°,
Э = зо»
2,3
1,76
1,44
1,28
1,16
1,05
0,96
0,77
0,58
0,4
0,262
0,214
0,20
212

Если амплитуду колебаний лотка а увеличивать настолько, что
длительность полета детали будет больше времени одного цикла, то
дальность полета детали соответственно увеличится, но зато
количество ее полетов в единицу времени уменьшится. Следовательно,
средняя скорость движения детали по лотку вибрационного
ориентирующего устройства, работающего в режиме с подбрасыванием, в
общем случае будет
Ус
0,0005-
<p«sinq>0
cos б'
м/мин,
D.51а)
фп 01020 30405060708090(рл 6 град
где X — округленное до целого числа (в сторону увеличения)
количество циклов, на протяжении
которых длится полет детали.
Подставляя значение для sin(p0
из уравнения D.49), можно
формулу D.51а) привести к
следующему виду:
Vc =
0,45#
пХ
cos 6'
<p|^F M/MUHi (^51б>
сил!, тяжести
где g — ускорение
в см/сек2.
Из формулы D.516) видно, что
так же как и для режима без
подбрасывания, производительность
вибрационного ориентирующего
устройства, работающего в режиме
с подбрасыванием, обратно
пропорциональна частоте колебаний
лотка.
Пользуясь формулами D.51),
можно убедиться, что в режиме с
подбрасыванием средняя скорость
движения деталей по лотку
вибрационного ориентирующего устройства значительно выше, чем в режиме
без подбрасывания. Так, например, для а = 3°, (J = 19° и п =
= 3000 кол/мин при угле полета q>„ = 1,5л средняя скорость движения
деталей по лотку будет
0 0?($0,61181 1,2W {618 2 2,22.42,6'2,8аЬмм
Фиг. 115. Графическое изображение
функций:
/_<prt = f((p0); 2-<pn=f(a) . (а = 3°,
Р = 19°, v = 50 гц).
vc =
0,45 . 981
3000 . 1
2,25я2^?«9,5 Ml мин.
При этом амплитуда колебаний лотка согласно фиг. 116 будет
достигать 0,614 мм.
Если бы амплитуду колебаний а увеличивать поочередно до 1,0,
1,37, 1,96 мм, то угол полета возрастал бы соответственно до 2я, Зя;
4я и средняя скорость движения деталей по лотку достигала бы 17,
18 и 34 м/мин.
В действительности указанная производительность
вибрационного ориентирующего устройства достигнута не будет, потому что
213

обычно уже при углах полета, достигающих 2я, а в некоторых
условиях и раньше начинается хаотическое движение деталей по лотку
и нормальная работа ориентирующего устройства прекращается.
Точное теоретическое определение момента возникновения
хаотического движения деталей на лотке не представляется возможным,
потому что этот момент зависит не только от параметров вибрационного,
ориентирующего устройства, но также от ряда таких свойств деталей,
которые количественно трудно учесть, как, например, упругость в
зависимости от конфигурации,
наличие и размеры заусенцев
на детали и т. п. Согласно
данным экспериментов,
проводившихся в лабораториях
Львовского политехнического
института [67], начало
возникновения хаотического
движения деталей по лотку
зависит от скорости соударения
при падении детали на лоток
и от материалов детали и
лотка. Если детали и лоток
изготовлены из твердых
материалов, как, например, сталь
или бронза, то предельная
скорость соударения не
должна превышать 4,2—5,4м/мин.
Если же по стальному лотку
движутся детали из алюминия, пластмасс или резины, то предельная
скорость соударения может быть увеличена до 7,2—8,4 м/мин. При
наличии заусенцев предельная скорость соударения уменьшается.
Величина скорости соударения vy как сумма вертикальных
составляющих скоростей детали и лотка может быть легко определена
при известных значениях угла полета ф,г, угла отрыва <р0 и амплитуды
колебаний а, зависимости между которыми изображены на графике
фиг. 115. Зная эти величины, можно написать:
Щ = (— — tij g + aco cos (ф0 + ср„) sin 6', D. 52)
где fi — время подъема детали в сек.
Подставляя значения
1« 0
а 6 мм
Фиг. 116. График, изображающий
зависимость скорости движения деталей от
амплитуды колебаний лотка.
h
1ДвЧ>я
a® cos фр
g
Sin<
и со
2жп
60
получаем
алп
у пп 1 30
^? S — ускорение силы тяжести в см/сек2;
п — количество колебаний лотка в мин;
а — амшштуда колебаний в мм.
sin б' [cos (ф0 4- 4>п) — cos ф0] м/мин, D.52а)
214

Пути повышения производительности вибрационных бункерных
ориентирующих устройств
Полагая, что средняя. скорость движения деталей по лотку
вибрационного ориентирующего устройства, выраженная как функция
амплитуды колебаний лотка, является функцией на всем своем
протяжении непрерывной, можно с помощью формул D.386), D.26),
{4.516) и графика фиг. 115 построить графическое изображение этой
функции для любых параметров вибрационного ориентирующего
устройства. Так, например, для а = 3°, [$ = 19°, / = 0,4, р = 22° ип =
= 3000 кол/мин график будет иметь вид, показанный на фиг. 116.
Начало кривой, соответствующее наименьшему значению амплитуды
tfmim при котором еще возможно скольжение деталей вверх,
определяется из формулы D.22), согласно которой для данных параметров
вибрационного БОУ
__ gsin(a + Q) _ 98Ь sin 25°. 900 п пд9
"min — ю2 cos ф _ Q) — 3f 142 . 30002 • cos A9° — 22°) ~ и,и^ мм'
Пользуясь графиком фиг. 116, можно определить среднюю
скорость движения детали иб лотку вибрационного ориентирующего
устройства, работающего в любом режиме. Производительность
вибрационного ориентирующего устройства, выраженная количеством
деталей, выдаваемых из одного бункера в единицу времени, будет
КХХНЛг
Q = —¦—— • k шт/мин, D.53)
где Vc — средняя скорость движения деталей по лотку в м/мин;
I — длина ориентируемых деталей в мм\
k — коэффициент отдачи автоматического ориентирования;
г — количество лотков, по которым детали выдаются
одновременно из бункера.
Формула D.53) позволяет констатировать, что к увеличению
производительности вибрационных ориентирующих устройств можно идти
тремя путями. Первый путь — повышение средней скорости движения
деталей по лотку Vc, второй — увеличение коэффициента отдачи
ориентирующего устройства k и третий — увеличение числа лотков z.
Если движение деталей должно происходить в режиме без
подбрасывания, то, как вытекает из формулы D.386), основным способом
повышения производительности будет увеличение средней скорости
движения деталей по лотку путем уменьшения частоты колебаний
лотка п. Следует подчеркнуть, что увеличение Vc путем уменьшения
частоты колебаний лотка возможно лишь до тех пор, пока амплитуда
колебаний не достигнет предела, допускаемого условиями подачи
деталей и конструктивными соображениями.
Вторым способом повышения скорости Vc в режиме без
подбрасывания будет применение таких колебательных систем, которые
обеспечивали бы малые положительные и большие отрицательные
ускорения лотка. Колебательные системы, обеспечивающие различные
значения положительного и отрицательного ускорений, могут быть
215

созданы с использованием различных принципов действия, в
частности механического, пневматического и электрического. Примером
простейшего механического вибратора, обеспечивающего большие
отрицательные ускорения, может служить хотя бы кулачковый механизм
с упором, показанный схематически на фиг. 117.
Кулачок 2 механизма выполнен так, что примерно три четверти
его окружности используются для придания детали возможно большей
положительной скорости, при которой в конце хода лотка /,
поддерживаемого пружинами 3, происходит удар бункера об упор 4. Если
величину положительного ускорения, придаваемого лотку / кулачком
2 принять в соответствии с неравенством D.23), равной g /оТ)» то
Фиг. 117. Схема вибрационного ориентирующего
устройства с механическим вибратором и упором.
скольжения детали вниз по лотку происходить не будет и деталь будет
двигаться со скоростью лотка. В момент удара бункера об упор
возникнет большое отрицательное ускорение, в результате которого
деталь начнет скользить вверх по лотку. Величина положительного
«перемещения детали sB за время одного цикла будет
sB = sBl + sb2, D.54)
где SBt— положительное перемещение детали за счет кинетической
энергии, которой обладает деталь в момент удара;
sb2— положительное перемещение детали за счет обратного
перемещения лотка с большим ускорением.
Первое слагаемое может быть определено из уравнения
mvt
= (mgsina + fmgcosa)sBl = mgsinc(^Q) sB» D.55)
где vm— составляющая скорости детали в момент удара.
Второе слагаемое будет приближаться к величине обратного
перемещения лотка после удара.
216

Следовательно, суммарное положительное перемещение детали
будет равно
где А — размах колебаний лотка в мм. '
Так как в принятом случае скорость детали в момент удара будет
достигать
vn = aw0,75/« cosр = g ^"g • 0,75$L cosp,
то после подстановки этого значения в уравнение D.54а) и
преобразований для определения средней скорости движения детали по лотку
получим выражение
т/ / 1 \ /10g sin2 (о — a) cos о cos 6 . An \ Q , .. -~.
Vc = (ев, + sb) n « (-/ • cos2g + Jsin(; + ^ + iooo) cos p Ml мин. D.56)
Величину размаха колебаний лотка А в направлении К — К
определим исходя из того, что в момент удара деталь не должна
отрываться от лотка. Полагая, чтЬ это условие будет соблюдено, если
размах Д не будет больше амплитуды колебаний этой же системы при
отсутствии упора, можем написать:
А 9000g cos a
** ~ ' _о о"" • —: о" ММ,
я2/г2 sin р
где, как и выше, g — ускорение силы тяжести в см/сек2.
Таким образом, средняя скорость движения детали по лотку
рассматриваемого ориентирующего устройства будет в приближении
равна
Т7 /, Л sin2 (о — a) cos о cos В , Л n cos а \ g Q , ,. -^ v
V< « A0 • cos2(P + Q)Sin(a + Q) + °'9 IfnTji C0S P М/ШН- <* 56*>
В частности, для а « 3°, P = 5°, / = 0,6 (q « 31°) и n =*
с=з 1500 кол/мин формула D.46а) дает
Т7 / 10 . sin2 28° cos 31° cos 5° , n n cos 3° V 981 Co п 0
*< = ( cos2 36°. sin 34° + 0>9Ж^)шю'СО85 ~9'8 M'MUH-
В то же время в случае гармонических колебаний, согласно
формуле D.386) для п =я 1500 кол/мин мы получили бы
Vc = %^ @,7 • 0,6 cos 3° — sin 3°) « 2,12 ж/жия.
т. е. примерно в четыре с половиной раза меньше.
Вторым примером вибратора с различными положительными и
отрицательными ускорениями может служить пневматический
вибратор, показанный на фиг. 20. Несмотря на то что вибратор в
приведенном исполнении дает только горизонтальные колебания, средняя
скорость движения деталей вверх по лотку этого ориентирующего
устройства может достигать почти таких же значений, как и при
электромагнитных вибраторах с направленными колебаниями. Способствует этому
217*

^е только различие положительных и отрицательных ускорений, но и
возможность легкого регулирования в широких пределах как
амплитуды, так и частоты колебаний лотка.
Третий способ увеличения средней скорости движения деталей
ло лотку вибрационного ориентирующего устройства заключается
в переходе от режима работы без подбрасывания к режиму работы
с подбрасыванием. Как показывает график фиг. 116, переход к режиму
работы с подбрасыванием может дать повышение средней скорости
движения деталей по лотку в 10 и более раз в зависимости от параметров
ориентирующего устройства. Формула D.516) показывает, что, кроме
¦*
=— "" тз]
пйЛ1 *
яР/я
Х5
_!
а
Фиг. 118. Чаша бункера вибрационного ориентирующего устройства
с несколькими лотками:
а — с двумя параллельными лотками; б—с двухзаходным лотком.
угла полета и количества колебаний лотка в минуту на Vc влияют
углы а и 6'= а + р. Уменьшая угол E, мы соответственно
увеличиваем Vc. Но с другой стороны, мы знаем, что, уменьшив угол до нуля,
будем иметь при гармонических колебаниях лотка Vc = 0. Отсюда
следует, что должно существовать некоторое оптимальное значение
угла р, для которого скорость движения деталей по лотку при всех
прочих равных условиях будет максимальной. Расчет оптимального
значения угла р приведен в следующей главе.
Производительность вибрационных ориентирующих устройств,
работающих в любых режимах, может быть увеличена, если выдачу
деталей из бункера производить не одним, а несколькими лотками.
В зависимости от способа расположения лотков различают устройства
с параллельными и многозаходными лотками.
Параллельными принято называть обычно лотки, расположенные
рядом на общей винтовой поверхности (фиг. 118,а). Так как шаг всех
параллельных лотков в бункере одинаков, а радиусы их окружностей
218

различны, то, очевидно, различными являются и их углы наклона а
и углы направления колебаний р, а следовательно, и их
производительность. Таким образом, производительность устройства с
параллельными лотками равна сумме производительностей всех лотков. Обычно
количество параллельных лотков не превышает двух, потому что с
увеличением количества лотков соответственно увеличивается
диаметр бункера и условия поступления деталей на лотки ухудшаются.
Одновременно ухудшаются условия автоматического ориентирования,
так как непосредственный отвод в бункер деталей, отсеянных на
наружных лотках, затрудняется.
Свободными от указанных недостатков являются многозаходные
лотки (фиг. 118,6). Но так как с возрастанием заходности почти
пропорционально возрастает и угол наклона лотков а и
непропорционально быстро уменьшается производительность, то принимать количество
заходов z больше двух-трех нецелесообразно. Значительное
повышение производительности устройства с возрастанием заходности
лотков может быть достигнуто только в тех случаях,"-когда размеры
деталей и в особенности их толщина в сравнении с диаметром бункера
невелики и угол наклона лотка мал. В этих случаях, применяя
многозаходные лотки, можно повысить производительность
вибрационного устройства в два-три раза и более.
Не менее эффективным способом повышения производительности
вибрационных ориентирующих устройств является увеличение
коэффициента отдачи k. Способы увеличения коэффициента отдачи
рассмотрены в гл. 3. В частности для вибрационных ориентирующих
устройств наиболее эффективным способом увеличения коэффициента
отдачи является переход от пассивного к активному ориентированию.
Так, например, при автоматическом пассивном ориентировании
деталей треугольной формы (фиг. 81,а) только 17—20% всех деталей,
поступающих на лоток, выдается из бункера в ориентированном виде.
Следовательно, коэффициент отдачи не превышает в этом случае 0,2.
Если же вместо пассивного применить активное ориентирование,
используя, например, каскадные лотки (фиг. 81,г), то коэффициент
отдачи можно довести почти до единицы, и этим самым увеличить
производительность вибрационного ориентирующего устройства в четыре-
пять раз.
Производительность вибрационных ориентирующих устройств,
доведенная указанными выше способами до максимума, может быть во
всех случаях еще удвоена, если вместо обычных конструкций
применить устройства с двумя уравновешенными чашами. Расчет, схемы
и конструктивные решения этих устройств приведены в гл. 5.

Глава 5
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
С ВРАЩАЮЩИМИСЯ ЗАХВАТНЫМИ ОРГАНАМИ
Расчет диаметра захватных органов
Исходными данными при проектировании любого бункерного
ориентирующего устройства служат, во-первых, характеристики
ориентируемых деталей и, во-вторых, требуемая производительность
ориентирующего устройства. Кроме того, влияние на основные
размеры ориентирующих устройств оказывает объем одноразовой
загрузки деталей в бункер.
Основными размерами, оптимальное значение которых требуется
определить в процессе проектирования, являются размеры захватг
ного органа автоматического ориентирующего устройства, например
диаметр диска в дисковых или длина сектора в секторных БОУ
и емкость бункера.
В настоящее время при проектировании новых автоматических
ориентирующих устройств определение основных размеров производят
обычно по следующей методике:
1) по заданной или принятой величине объема одноразовой
загрузки определяют размер бункера;
2) по размеру бункера принимают размеры ориентирующего и
захватного органов;
3) экспериментальным путем определяют производительность
бункерного ориентирующего устройства и подбирают наилучший рейшм
его работы.
Такую методику определения основных размеров бункерного
ориентирующего устройства, несмотря на то что в некоторых случаях
она может давать и правильные результаты, нельзя считать
удовлетворительной, потому что она не может не приводить к лишним
затратам материалов, средств и времени. Кроме того, в указанной
методике расчет основных размеров только по объему одноразовой загрузки
является неполным, потому что при правильной конструкции БОУ
размеры захватных и ориентирующих органов можно сделать
практически независимыми от количества загружаемых в бункер деталей,
что может быть достигнуто, например, путем применения
соответствующих предбункеров
220

Более правильным будет поэтому определение основных размеров
бункерных ориентирующих устройств по следующей методике:
1) по заданным характеристикам деталей и требуемой
производительности определить размеры ориентирующего и захватного органов;
2) по заданной величине объема одноразовой загрузки
определить размеры и тип бункера;
3) исходя из заданной производительности рассчитать
предварительно режим работы БОУ.
Естественно, что для практического применения второй методики
необходимо иметь возможность:
а) предварительно определить коэффициент отдачи, а
следовательно, и производительность автоматического ориентирующего
устройства;
б) определить связь между производительностью и размерами БОУ;
в) хотя бы приближенно рассчитать возможный режим работы
БОУ.
Способы расчета коэффициента отдачи для различных типов автоматических
ориентирующих устройств, а также формулы производительности, отражающие
влияние различных параметров на величину производительности, были изложены выше.
Пользуясь, этими формулами, можно произвести расчеты основных размеров
автоматических ориентирующих устройств различных типов.
Для автоматических ориентирующих устройств с вращающимися
захватными органами диаметр захватного органа D* определим исходя
из формул D Л) — D.5). Пользуясь этими формулами, находим
сначала наибольшую производительность, которую может обеспечить
рассматриваемый тип автоматического ориентирующего устройства
вообще. Очевидно, что наибольшая производительность устройства будет
достигнута при максимальных значениях v и г. Так как согласно
формуле D.2)
-п
W - '.2М,
а согласно формулам D,4) и D,5)
''max j •> Q>
то наибольшее значение производительности ориентирующего
устройства не может превышать
Qmax = -^^ [1 - A - PicY™*] PvPo.
Если определенное таким способом значение производительности
меньше заданного, то прежде чем приступить к дальнейшим расчетам,
необходимо принципиально решить вопрос о способах достижения
заданной производительности. Таких способов может быть три.
Первый способ — это применение мероприятий, позволяющих повысить
221

скорость захватного органа без уменьшения скоростного коэффициента,
например применение ворошителей, заталкивающих щеток и т. п.,
второй — параллельная установка двух или более ориентирующих
устройств избранного типа и, наконец, третий — выбор другого типа
БОУ, обеспечивающего большую скорость захватного органа и более
высокое значение коэффициента отдачи.
Если максимальное значение производительности избранного типа
БОУ больше заданного, то диаметр захватного органа принимается
с учетом заданной
производительности, размеров детали и объема
одноразовой загрузки.
Как уже отмечалось,
независимо от требуемой
производительности ориентирующего устройства
и требуемого объема одноразовой
загрузки диаметр его бункера не
должен быть меньше того
минимума, при котором свободное
перемешивание деталей в бункере и
беспрепятственный подвод их к
ориентирующим поверхностям
нарушается. В зависимости от конфигурации
и размеров деталей, а также в
зависимости от принципа действия
захватного органа этот минимум
может колебаться в более или менее
широких пределах и для
автоматических ориентирующих устройств
с вращающимися захватными
органами определяется формулой D.5).
G учетом производительности
диаметр бункера определяется из
формулы DЛ), для принятого
предварительно значения критерия w.
Делать диаметр бункера большим,
чем это определено формулой DА)9
не имеет смысла, так как для больших значений D скорость
приращения производительности ориентирующего устройства весьма мала.
Для облегчения расчетов диаметра захватного органа ориентирую-
щих устройств с вращающимися захватными органами
целесообразно пользоваться графиком фиг. 119, изображающим функцию г =
= / (w, Яи) согласно формуле DА). На этом же графике отложено^акже
CD
значение гга1п = —р2 Для С = 1,2.
График фиг. 119 показывает, что в зависимости от величины
вероятности qic = 1 — ри диаметр бункера лимитируется либо принятым
значением относительной скорости приращения производительности wf
либо минимальным значением параметра г. Так, например, приняв
16
15
14
13
12
и
10
^9
6
7
6
5
4
3
г
°0 0,1 0.2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,6 0,9 ffl
*Яс
Фиг. 119. График, изображающий
функциональную зависимость
r=f(pic> w)<
\\
1
V
\
, \
\
\
\
ч
V
X
V
\\\с
kOV
&V
\
10 0,9 0,6 С
L l 1 l
ч
\
%
7 0,
i i
о
ч
ч
ч
"
,-*-
t N
Ч
ч
X
Опт
ч
V
ч
* ч
6 0,5 ОА 0.3 Q
JL i 1 i
V
ч Ч
ч-
2 0J Д&
222

w = 0,01, находим: г = 14 для ри = 0,2, г = 8 для р/<? = 0,4 иг =»
= /'тах= 6 для р,с > 0,5. Принимая другие значения критерия wr
получим соответственно другие значения параметра г.
Следует отметить, что расчет диаметра захватного органа требует
обычно проведения нескольких повторных вычислений, потому чта
вероятность pic, в зависимости от которой производится расчет,
является функцией искомого параметра г. Эти вычисления не
представляют, однако, никаких затруднений, если пользоваться графиками
фиг. 107 и фиг. 119. Порядок расчета обычно следующий:
1) по формулам C.71) и C.74) находим р?ртах и piPmln;
2) по формуле C.118), приняв т =а 1,5 и г = rmin = 6, находим
предварительное значение ри\
Ш j /72
Pic = 1 — A — ftpmax) ' 0 — P'Pmin) ' "
3) по графику фиг. 119 находим параметр г;
4) по найденному параметру г определяем более точное значение
вероятности ри\
5) по графику фиг. 119 находим уточненное значение параметра г\
6) если уточненное значение параметра г значительно отличается
от предварительного, вычисления повторяем.
Найденное указанным способом значение диаметра захватного
органа D является наиболее рациональным значением. Некоторое
увеличение диаметра захватного органа против рационального его
значения может иметь смысл только в тех случаях, когда это
увеличение обеспечивает требуемую емкость бункера. Если, однако,
емкость бункера при рациональном значении его диаметра значительна
меньше требуемой, то в большинстве случаев более целесообразна
будет вместо бункера с увеличенным диаметром применить небольшой
бункер, снабженный соответствующим предбункером.
Расчет размеров бункера по объему одноразовой загрузки
Исходными данными для определения размеров бункера служат
обычно производительность рабочей машины (станка) Qcm и
продолжительность ее работы при одноразовой загрузке Г. Поэтому
требуемая емкость бункера, выраженная количеством загружаемых
одновременно деталей, будет равна
N = QcmT шт. E.2)
Емкость бункера, выраженная в единицах объема, будет равна
соответственно
V = NVdVL = QemTV<p9 E.3)
где Vd — объем одной детали;
[х — коэффициент, больший единицы, учитывающий наличие
пустот между деталями, насыпанными навалом.
223

Величина коэффициента |х определяется экспериментально путем
подсчета деталей, вмещающихся в сосуде известной емкости. Объем
детали Vq определяется расчетом.
Так как в автоматических ориентирующих устройствах с
вращающимися захватными органами бункер имеет, как правило, форму
цилиндра или конуса, загружаемого настолько, чтобы детали покрывали
не больше половины окружности захватного органа, то
пространство, занимаемое в бункере деталями, имеет обычно форму отрезка
цилиндра (цилиндрической подковы), показанного на фиг. 120,а,или
форму отрезка конуса (фиг. 120,6). Таким образом, объем деталей в
Фиг. 120. К расчету емкости бункеров:
а—отрезок цилиндра (цилиндрическая подкова); б — отрезок конуса (коническая подкова).
цилиндрическом бункере будет равен объему цилиндрической подковы,
который в соответствии с обозначениями фиг. 120 может быть
выражен формулой
т/ hD3 ( . sin3q> \ /г ,ч
y==~8r(sin(p з^ —фсоэф), E.4)
где ф — центральный угол в рад.
Для конической подковы точное выражение объема является
сравнительно громоздким и поэтому для практических расчетов
целесообразнее воспользоваться приближенным и в то же время
достаточно точным следующим выражением:
V = ^.Bq>-slrfq>). E.5)
Сравнивая геометрическое выражение объема бункера с требуемым
объемом одноразовой загрузки, можем рассчитать требуемый диаметр
бункера. В частности, для цилиндрического бункера, принимая, что
детали должны покрывать не больше половины днища, т. е. подставляя
, D , D . л
224

имеем
D
tgaD3
75
4 = QcmTVd\X.
Отсюда получаем
D = y\2VdQcmT\x<:\g%
где a — угол наклона днища бункера.
E.6)
Особые случаи расчета размеров захватных органов
Кроме рассмотренных выше типовых расчетов диаметра
захватных органов бункерных ориентирующих устройств, могут
понадобиться иногда особые расчете,
обусловленные спецификой '- °н
действия и конструкцией
данного БОУ! В качестве
примера может служить
кольцевое карманчиковое
устройство для плоских деталей,
показанное на фиг. 2.
Расчетная схема для
определения основных размеров
захватного органа этого
устройства приведена на фиг.
121. Исходными данными для
расчета являются длина
детали / и ее ширина 6. Как
видно из приведенной схемы,
между центральным углом y>
шириной карманчика В и
внутренним диаметром
кольца D существует зависимость:
cosy
0,5D — В
0,5D
1 2В
~~* l D •
Фиг. 121. К расчету диаметра захватного
органа карманчикового кольцевого БОУ
для плоских деталей.
Приняв
В = 6 + Д6;
Y =
* A,1-5-1,2N
2rt
zmin
где zmin« 2 rmin — минимальное число карманов, получим для
предварительного определения наименьшего значения внутреннего
диаметра, а этим самым и диаметра бункера, равенство
2В 2,26 2,26
-'min
1 — cos у
1 —cos
2jt
«176.
E.7)
2r
, 1 — cos
min
12
15 1760
225

Если соотношение
А
т!н
^ 5—6, то«2 следует пропорционально
увеличить и расчет по формуле E.7) повторить. Полученное указанным
путем значение внутреннего диаметра может быть дальше увеличено,
если в соответствии с требуемой производительностью или объемом
L ^*~^\ одноразовой загрузки это
окажется целесообразным.
Имея значение внутреннего
диаметра, находим наружный
диаметр DH по формуле
-»/¦?+(<+W-
= ]/D2 + B/+ DsinvJ. E.8)
Рассчитанный указанным
способом орган может оказаться
неработоспособным вследствие
заклинивания деталей в
карманчиках. Заклинивание будет иметь
место, если угол я|) (см. фиг.
121) будет равным углу трения
р или меньше его. Поэтому,
кроме произведенных выше
расчетов, необходимо по
найденным значениям внутреннего и
наружного диаметров
определить угол 1|) и сопоставить его с
углом трения р. Если угол яр
равен углу q или весьма близок к нему, количество карманчиков г, а
следовательно, и внутренний диаметр D следует соответственно
уменьшить. Как видно из фиг. 121, зависимость между размерами
захватного органа и углом i|) выражается равенством
0,5Р--? __ D — 2B __ Pcosy
0,5D„ DH - DH '
Фиг. 122. К расчету объема деталей,
находящихся в зоне действия дискового
вращающегося захватного органа.
COS о|? = sin б
E.9)
Расчет мощности привода БОУ с вращающимися захватными
органами
Мощность привода автоматических ориентирующих устройств с
вращающимися захватными органами, так же как и мощность
привода любой рабочей машины вообще, пропорциональна произведению
сопротивления, встречаемого захватным органом при вращении, и
скорости захватного органа. Величина сопротивления, встречаемого
захватным органом при его вращении, состоит из трех слагаемых, а
226

именно: соответствующей составляющей веса деталей, приводимых в
движение, силы трения движущейся массы деталей о неподвижные
поверхности бункера и неподвижные детали и силы трения в
отдельных элементах механизма привода [49].
Величина сопротивлений силы тяжести и силы трения
рассчитывается в зависимости от формы пространства, занимаемого деталями,
принципа действия захватного органа, его размеров и, главным
образом, от количества деталей, увлекаемых им в движение. Так, например,
для дискового карманчикового ориентирующего устройства, в котором
пространство, занимаемое деталями, имеет форму цилиндрической
подковы, количество деталей, увлекаемых захватным органом в
движение, может быть большим или меньшим в зависимости от угла
наклона днища а, наличия ворошителей и величины сцепляемости
деталей. Полагая, что в движение увлекаются в первую очередь детали,
лежащие на захватном органе (объем Vx на фиг. 122), найдем их объем:
h
о
Для упрощения расчетов примем предварительно, что площадь F%
равна в приближении площади сегмента параболы, описываемой
уравнением
у* = 2рхх ==а у- • х.
Тогда площадь
Следовательно, объем деталей над захватным органом будет
i ± А г JL
Vi^fiijA2dA-|-.Bi/i2 =^y-f"-ctgsaA2. E.10)
о
Таким же путем выразим и объем цилиндрической подковы,
который соответственно будет равен
h h
y = ^dV = ^Fdh.
о о
Уравнение параболы в данном случае записывается так:
у2 = 2рх = ~- • х.
Отсюда имеем
15*
22?

А так как
х= h
sin a cos а
то после подстановки получим
¦-WS-
3
1 h2=Bh2
sin3 a • cos3 а
И
V = B\hYdh=iBhT=4zV4' -2 l > -hY. E.11)
J 5 15 г / sin2 а cos8 а v '
о
Таким образом, отношение объема деталей над захватным органом
к объему всех деталей в бункере будет
8 т/ а2 , - ,т
у ctg3aft
-—¦ = *-г = cos3a
]П-
15 V 1 sin8 a
1 *'
5
cos3 a
А так как
/ b 1
/i cos ab cos a cos2 a *
то окончательно получим
-? = cos2a = 4*. E.12)
Отсюда объем увлекаемых захватным органом деталей будет
равен
Уг = F cos2 a. E.13)
В частности для случая, когда детали покрывают половину
поверхности диска, будем иметь
Vx = |- #2Л cos2 a »|- #3 sin a cos a = ± i?3 sin Ba). E.14)
При вращении диска детали, лежащие на нем, увлекаются вверх.
Перемещению этих деталей препятствуют силы трения о неподвижные
части бункера и о детали, лежащие над ними. Так как детали,
находясь в навале, расположены хаотически, то силы трения между ними
обычно настолько велики, что в движение вовлекается и значительная
часть деталей неподвижных. Так, например, при a = 40-^50°
захватным органом вовлекаются в движение уже почти все детали в
бункере, даже при небольшой их сцепляемости.
Таким образом, при вращении диска вся масса деталей, имеющая
вад цилиндрической подковы, поворачивается в направлении движения
228

на некоторый угол Р (фиг. 123). Величина угла р зависит от наклона
диска а, коэффициента трения между деталями и диском и от угла
естественного откоса обрушения. Аналогично формуле C.96)
зависимость между
названными параметрами может
быть выражена
уравнением
P=arcsin^- + a0,
E.15)
где f — коэффициент
трения между
деталями и
поверхностью диска;
a — угол наклона
диска;
а0 — угол
естественного откоса
обрушения.
Следует подчеркнуть,
что при определенных
значениях угла
естественного откоса <х0 и
коэффициента трения / угол
наклона диска должен
Фиг. 123. К расчету мощности
привода бункерного дискового БОУ.
быть подобран так, чтобы угол Р не достигал 90°, потому что иначе
вся масса деталей будет непрерывно вращаться вместе с захватным
органом и нормальная работа ориентирующего устройства будет
невозможной. При нормальной работе ориентирующего устройства
вместе с захватным органом движутся только детали, захваченные
его элементами, а основная масса деталей поднимается только на
определенную высоту и затем обрушивается вдоль линии А' — А'
(фиг. 123).
Мощность, необходимая для приведения во вращение захватного
органа, расходуется, во-первых, на перевалку деталей вдоль линии
А' —Л' и, во-вторых, на преодоление трения при движении. В
соответствии с этим величину эффективной мощности на валу
захватного органа в общем случае можно выразить формулой
#* =
(MG + MT)n
716
г. с,
15.16)
где MG — момент силы веса в кГм\
Мт — момент сил трения в кГм;
п — количество оборотов захватного органа в мин.
229

Введя к. п. д. передаточного механизмами коэффициент перегрузки
Кп* получим для требуемой мощности электродвигателя выражение
Kn(MG + MT)n l№n(MQ + MT)n
Nm = YJ7T6 Л#С# = ti вт' Eл '
Величина момента веса деталей в соответствии с фиг. 123 будет
MG «= Grs sin a sin Р 10~3 кГм, E. 18)
где G — вес движущейся массы деталей в бункере в кГ\
rs — расстояние центра тяжести движущейся массы деталей от
оси вращения в мм\ в частности для случая, показанного
на фиг. 123,
Зя
32
ОН гч
Величина момента сил трения зависит не только от коэффициента
трения между движущимися деталями и неподвижными поверхностями,
но также и от конструкции захватного органа. Так, например, для
автоматических ориентирующих устройств барабанного типа, в
которых захватный орган имеет вид замкнутого барабана, момент сил
трения будет равен нулю и для этого случая
l,02(?r.sinasinpi0~3
NM = ' n — em. E.19)
В автоматических ориентирующих устройствах, в которых дно
неподвижно, а захватный орган имеет вид вращающегося обода, как,
например, в механизме, показанном на фиг. 3, момент сил трения
Мт = fGrs cosaia-s кГм « 0,3/OD cosalO-з кГм. E.20)
Если же обод неподвижен, а вращается только диск (фиг. 123),
то для момента сил трения получим соответственно выражение
Мт = 0,5/GD sin alO-з кГм. E.21)
Таким образом, для дискового карманчикового БОУ мощность
Привода захватного органа
- lfi2KnGDn sin a @,8 sin P + 0,5/)
Nm jso^i «и- E- 22)
В частности, принимая как реальные значения a « 45°, / « 0,4,
Р с» 60° -т- 65°, г\ в 0,8, Кп =» 1»5 и выражая п через окружную
скорость v0KP> получим для ориентировочных расчетов формулу
Nm**0,2GVokp em, E.23)
где G — вес деталей в бункере в кг;
Vow — окружная скорость диска в м/мин.
230

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
С ЗАХВАТНЫМИ ОРГАНАМИ, СОВЕРШАЮЩИМИ ВОЗВРАТНО-
ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ
Расчет длины захватных органов
Методика расчета захватных органов секторных и шиберных
ориентирующих устройств такая же, как и методика расчета БОУ с
вращающимися захватными органами. Правда, коэффициент отдачи
секторных и шиберных ориентирующих устройств не зависит от длины
их захватных органов, но тем не менее скорость приращения
производительности с увеличением длины захватных органов уменьшается
так же, как и в ориентирующих устройствах с вращающимися
захватными органами. Полная аналогия существует и в зависимости
производительности от количества; рабочих циклов в единицу времени,
несмотря на то что в секторных и шиберных БОУ скоростной
коэффициент обусловлен не скоростью западания^ а скоростью выпадания
деталей из эахватных органов. Наконец, имеется здесь также
аналогия и в зависимости наименьших допускаемых размеров захватных
органов от размеров ориентируемых деталей.
При расчетах размеров захватных органов можно либо
воспользоваться приведенными выше формулами, например для секторных
БОУ с кривошипным приводом формулой D.9), либо, учитывая
особенности механизма привода, вывести аналогичные зависимости. Так,
например, при расчете длины сектора секторного ориентирующего
устройства с кулачковым приводом можем исходить из того, что
количество рабочих циклов устройства в минуту
—к-&Ы- E-24)
где tu — время одного цикла в мин;
tn — время поднятия сектора в мин;
tB — время выдержки сектора в верхнем положении для
обеспечения соскальзывания деталей в лоток в мин;
tQ — время опускания сектора в мин.
Время поднятия и опускания сектора будет, очевидно, равно:
где ф* — угол качания сектора в рад;
Va — средняя окружная скорость сектора при его поднятии
в м/мин;
v0 — средняя окружная скорость сектора при его опускании
в м/мин;
L — длина сектора в мм.
Время соскальзывания деталей в лоток выразится равенством
231

где g' — ускорение деталей при их скольжении вдоль сектора в см/сек2;
g — ускорение силы тяжести в см/сек2;
Фм — угол наклона сектора в верхнем крайнем положении.
Подставляя значение п в формулу производительности, после
преобразований и сокращений получим
Q = znk =
1000 j-
*«(Vi)+wj/;
1
У г
шт/мин. E.27)
На основании последнего равенства можем констатировать, что,
во-первых, производительность рассматриваемого секторного
устройства от длины сектора
зависит весьма
незначительно, и во-вторых,
что с возрастанием
L до бесконечности
производительность
устройства стремится
к пределу
1
3
100 \
50\
0
&
3
100
50
L
/
//
V
W
у
У\
[<
kk
уЧ
%
*i!i
uh;'is5
J.vHOm
К
)м^
=>
t;K
-\ -
Ын;1-50мм;^и,э\
^ти^
10
Л
X?
ЗС
/0
L
дмм
Ч.пред —
k
1000 -j
E.28)
Введя в качестве
критерия
относительную скорость
приращения
производительности на единицу длины сектора, например на 100 мм, напишем:
dQ юо
Подставляя для сокращения записи
С
Фиг. 124. График зависимости производительности Q
и относительной скорости приращения
производительности секторного БОУ от длины сектора L.
E.29)
получаем
dQ
dh
A+BL-°>5'
0,5CBL 2
(Л+BL-'5J
и далее после простых преобразований
w ••
50В
50
*** + ВЬ щк ( JL + JL) V Sg sin ,M - / cos ,^ + Ь
E.30)
232

Графическое изображение зависимостей Q = f (L) и w = / (L)
для v0Kp = 10 м/мин, k = 1, А = 0,5 и длины деталей / = 50 лш
показано на фиг. 124. Из приведенного графика видно, что для
заданных условий влияние длины сектора на производительность
прекращается практически уже для L = 150 мм, независимо от длины
деталей. Однако, учитывая требование D.10), мы должны для деталей
длиной 50 мм принять
Lmm = 200 -f- 300 мм.
Положительным для бункерных ориентирующих устройств
секторного типа можно считать то обстоятельство, что независимо от длины
сектора вместительность бункера можно сравнительно легко менять
в довольно широких пределах за счет его ширины. При этом часть
бункера, отгороженная по ширине перемычкой с регулируемым от-
верстием, принимает на себя f эль предбункера.
Расчет мощности привода БОУ с захватными органами,
совершающими возвратно-поступательное движение
Точный расчет мощности привода ориентирующих устройств,
захватные органы которых совершают возвратно-поступательное
движение, связан с известными затруднениями, потому что сопротивление
при движении захватных органов является здесь величиной не только
зависящей от сцепляемости деталей, а следовательно, не поддающейся
точному аналитическому учету, но и переменной как во времени, так
и по длине сектора. Поэтому расчет мощности в данном случае носит
более приближенный характер, чем в ориентирующих устройствах
с вращающимися захватными органами.
Наибольшее сопротивление встречает обычно сектор или шибер
в своем нижнем крайнем положении, когда в начале движения вверх
ему приходится преодолевать давление слоя деталей высотой Я. На
величину этого давления складываются не только вес столбика деталей
над ребром сектора, но и силы трения столбика о детали,
прилегающие к нему. Для упрощения расчетов выразим величину суммарного
давления через вес эквивалентного столбика деталей, толщина которого
Вэ = В -f- CGl,
где В — толщина сектора в мм\
I — длина деталей в мм\
Со — коэффициент, зависящий от сцепляемости деталей и
определяемый экспериментально; для гладких деталей ориентировочно Са « I.
Таким образом, если принять, что вес сектора уравновешен,
наибольшее сопротивление, встречаемое сектором, будет равно
GH = HCL (В + Cat) YalO-e кГ9 E. 31}
где Нс — средняя высота слоя деталей в бункере в мм;
L — длина сектора в мм;
Уд — удельный вес деталей в столбике в кГ/дм?.
233

По мере того как сектор поднимается вверх, высота столбика
деталей уменьшается, а следовательно, уменьшается и давление на сектор,
но зат© увеличивается трение деталей о боковые поверхности сектора.
В верлзнем крайнем положении сектор встречает уже только
сопротивление трения, величина которого может быть в приближении
выражена равенством
FT = /Gsince = /tf^ctgaLvaKT6 кГ, E.32)
где / — коэффициент трения между деталями и боковыми
поверхностями сектора;
G — вес деталей на ориентирующих поверхностях бункера в кГ\
a — угол наклона ориентирующих поверхностей.
При опускании сектора сопротивление трения постепенно
уменьшается, приближаясь в нижнем крайнем положении к нулю.
Так как среднее значение сопротивления равно при движении
сектора вверх
tea — 2 '
а при движении сектора вниз
Fen = 0,5Fr,
то эффективная мощность на секторе выразится равенством
0t5(GH + FT)vn 0,5Уо GH.yn+FT(vn + v0) я ^
*' = 60^75 + 0Т7Г = 9000 Л'С" Р-М>
а требуемая мощность электродвигателя будет равна соответственно
_ N9Kn Gvn + FT(vn + vQ) K (SM,
где vn —средняя скорость поднятия сектора в м/мин;
Щ — средняя скорость опускания сектора в м/мин\
т) — к. п. д., учитывающий трение в элементах передаточного
механизма;
Кл — коэффициент возможной перегрузки.
Выражая мощность электродвигателя в ваттах, после подстановки
значений GH и FT и преобразования получим
NM_i**.M + cj,mw. + »W*. t ш_в ш {5 34а)
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ ВИБРАЦИОННЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ
ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Частота собственных колебаний вибрационного БОУ
как одномассовой системы
В простейших случаях, когда масса основания вибрационного
бункерного ©риентирующего устройства (В БОУ) по сравнению с его
бункером (чашей) весьма велика, ВБОУ может рассматриваться как одно-
массовая система, совершающая колебания по винтовым линиям.
234

Для нахождения частоты собственных колебаний такой системы
предположим, что вся колеблющаяся масса системы, сосредоточенная
в некоторой точке М на расстоянии радиуса инерции от оси вращения
бункера, совершает колебательное движение по винтовой линии.
Приняв начало системы координат в точке О (фиг. 125), можем
координаты точки М, отклонившейся от равновесного положения М0
в некоторое положение Ми
выразить следующим образом:
х = rsin(p; у = rcos<p;
г = 6ф, E.35)
где ф — угол поворота бункеоа,
являющийся в данном случае
обобщенной координатой
системы.
Ввиду того что перемещение
точки М в осевом
направлении
2 = /?„Ttg5, E.36)
где б
угол наклона пружин
к вертикали;
Rn — радиус окружности
расположения пружин,
то
* = *„-tge.
E.37)
Дифференциальное уравнение
движения любой системы с
одной степенью свободы,
совершающей свободные колебания,
как известно, может быть
выражено в общем виде с помощью . 1П„ „
уравнения Лагранжа: фиг' 125' Схема вибрационного БОУ.
где Т — кинетическая энергия системы;
U — потенциальная энергия системы;
q — обобщенная координата системы.
В рассматриваемом нами случае кинетическая энергия системы
выражается равенством
= 4 m (r2y2cos2 ф + г2ф2 sin2 ф + Rl tg2 6<р2) =
= \m&(r* + Rnigb).
E.39)
235

Потенциальная энергия, выраженная как энергия деформации
пружин, равна соответственно
k2z*
IT
?/ =
О Т •
E.40)
Таким образом, после соответствующих подстановок и
преобразований дифференциальное уравнение движения одномассовой системы,
совершающей колебания по вин-
j-W/7/?
Упр
а) ш////ш>/ж 5) %Ш?Ш^
Фиг. 126. Эквивалентные схемы
вибрационного БОУ как одномассовой системы,
совершающей:
а — только изгибные колебания; б — только
крутильные колебания.
товым линиям, примет вид:
т{? + ^tg2б) ф =
= ?2^tg26<p = 0. E.41)
Это уравнение можно
рассматривать либо как уравнение
чисто изгибных колебаний
mnpz +'kzz = 0, E.42)
где k2 — жесткость системы пружин в осевом направлении;
тпр = т A +
г)— приведенная масса;
г — радиус инерции колеблющейся массы;
Rn— радиус окружности расположения пружин (на днище
бункера),
либо как уравнение чисто крутильных колебаний
., Лрф + #фФ = 0» E.43)
где Jnp = т (г2 + R\ tg2 6) — приведенный'' момент инерции;
&ф = k2R\ig 6 — жесткость кручения системы пружин.
Схемы, соответствующие уравнениям E.42) и E.43), показаны
на фиг. 126.
Останавливаясь в дальнейшем на каком-либо одном виде
уравнения E.41), например, рассматривая колебания по винтовым линиям
как чисто изгибные колебания, можем дифференциальное уравнение
движения привести к виду
г + рЧ = 0,
где
= (D2 =
о
т
Так как общее решение уравнения E.44) равно
z = Ci sin (pt) + С2 cos (pt)y
где Сг и С2 — произвольные константы,
то период колебательного движения будет
сек.
E.44)
E.45)
E.46)
E.47)
236

Тот же результат получим из уравнения E.43).
Ввиду того что между периодом колебаний т0, частотой
колебаний v0 и круговой частотой собственных колебаний существует
зависимость
1 too
получим для расчета частоты собственных колебаний одномассовой
системы, совершающей винтовые колебания, следующую формулу:
у [ ^ *Jtg»aj у [ ^ R%tg*b)
,48)
Круговая частота системы Судет соответственно равна
оH = р = / — ^—г секг\ E.49)
Г **ж 2
у °A+*sv*)
где kz — жесткость системы в осевом направлении в кГ/см;
б — вес чаши бункера и связанных с ней частей в кГ\
г — радиус инерции в см\
Rn — радиус окружности расположения пружин в см;
g — ускорение силы тяжести в см/сек2.
Частота собственных колебаний ВБОУ как двухмассовой системы
Во всех случаях, когда масса основной плиты ВБОУ /п2
соизмерима с массой бункера тъ вибрационное ориентирующее устройство
следует рассматривать как двухмассовую систему, которая может
быть изображена одной из эквивалентных схем, показанных на фиг. 127.
В частности, для системы, показанной на фиг. 127,а, кинетическую
энергию можем выразить уравнением
r = ~mi^ + lm22|, E.50)
где тг — приведенная масса чаши бункера;
т2 — приведенная масса основной плиты, определяемая
так же, как т&
Zi и г2 — линейные перемещения масс т\ и т2 в направлении
оси бункера.
Потенциальная энергия этой системы будет соответственно
U = j[k1(z1-z2)* + k2z2], E.51)
где hi = k2i — жесткость системы пружин, соединяющих массы тх
и т2, измеряемая в направлении оси бункера;
k2 = k& — жесткость амортизаторов,
237

Так как рассматриваемая система располагает двумя степенями
свободы, движение ее описывается двумя дифференциальными
уравнениями ,Лагращка:
А. 1дт \ дт I ди — п
dt Ui/ *~ + ^ ~~ '
А.
dt
\ dk I '
dz\
дТ
dz*
dz\
E.52)
E.53)
m,
к,
щ
Г J, 1
.%
1 * |
%
Фиг. 127. Эквивалентные схемы вибрационного БОУ
как двухмассовой системы, совершающей:
а — чисто изгибные колебания; б — чисто крутильные колебания.
После соответствующих подстановок значений Т и U эти
уравнения запишутся так:
/WiZi + kx (zx — za) = 0;
m2 • 2г — & (Zi — Z2) "f" ^?2 = 0,
а после дальнейших подстановок
Wi /Я2 ^2
приводятся к виду
Zi + a*i — 0*2 = 0;
z2 — tei + cz2 = 0.
Взяв решения этих уравнений в виде равенств:
zx = C1cos(p/ +a);
z2 = C2 cos (p* + a),
E.54)
E.55)
E.56)
E.57)
E.58)
E.59)
получим для определения частоты собственных колебаний системы
следующие уравнения:
Сх(а — р*)—С2а = 0; E.60)
-Cxb + Cz(c-p*) = Q, E.61)
238

из которых после исключения констант Сх и С2 получим
р* — (а—с)р2 + а(с — 6)=0. E.62)
Корни этого уравнения равны
рЬ = ^±)/(^М). E.63)
Первое значение корня в этом решении соответствует случаю, когда
направления движения масс тх и т2 противоположны, а второе —
когда они совпадают.
Так как в процессе работы ВБОУ электромагнитный вибратор
заставляет массы тх и т2 колебаться в противоположных
направлениях, то, взяв первое значение корня, получим для частоты
собственных колебаний системы формулу
*-?-к-}/Ч-*нУ №)"-««>-«»•»¦ <5-
64)
Возвращаясь к первоначальным значениям символов а, Ь, с и
подставляя дополнительно
-?1 = / И *Le*
т. кл
получим окончательно
1 + / + s + У A + i + sJ — 4/s
где
М/ш = ,т 1 — приведенная масса системы.
Формула E.65) показывает, что частота собственных колебаний
двухмассовои системы зависит 'не только от масс тг и т% и жесткости
пружин Л1э связывающих эти массы, но также и от жесткости
амортизаторов k2.
В частном случае, когда жесткость амортизаторов весьма мала
в сравнении с kl9 т. е., когда s -^ 0, формула E.65) примет вид:
Y"^~"v°(i-
^ШГл/ tV-S-1/ „Л+, ^ * i ^ ^66>
i?jtg«e;i+'
Влияние массы загружаемых деталей на частоту собственных
колебаний ВБОУ
В выведенных выше формулах для частоты собственных колебаний
ВБОУ под масой тг подразумевалась масса бункера и все другие
массы, неразрывно с ней связанные. Масса деталей, которая в процессе
работы ВБОУ по мере выдачи деталей из бункера постоянно меняется
239

и в зависимости от режима работы по-разному влияет на частоту
собственных колебаний системы, в этих формулах не отражена.
Для определения влияния массы загружаемых деталей на частоту
собственных колебаний ВБОУ рассмотрим упрощенную схему
системы, показанную на фиг. 128, на которой, кроме массы бункера тъ
показана также масса загружаемых деталей т3.
Если в процессе работы ВБОУ отрыва деталей от лотка не
происходит, то массы бункера и деталей действуют как одно целое и
поэтому длительность одного периода колебаний
равна
/77,
= 2яТ/
ГП\ + тз
E.67)
С уменьшением массы деталей т3 время
периода уменьшается, приближаясь к своему
минимуму
шшшятшт
^min
Фиг. 128.
Эквивалентная схема
вибрационного БОУ,
загруженного деталями.
= 2Я1/
E.68)
Если же ВБОУ работает в режиме с
подбрасыванием, то длительность периода должна,
очевидно, находиться в пределах между Tmin
и tmax, причем она будет тем меньше, чем больше время полета
детали. Поэтому, если время полета известно, можно длительность
периода колебаний ВБОУ выразить равенством
Т0= gTmin + A — I) tn
¦¦-&*/it
+
+ A-|Jя
/:
тх + т3
сек,
E.69)
где ^ ^ 5я; ЧЬ ~ угол полета-
Следовательно, частота собственных колебаний системы будет в
этом случае равна
1
V4
2я lVm1+(\-i)Vm1 + l
гц.
E.70)
Для вибрационного ориентирующего устройства как двухмассовой
системы будем иметь соответственно
''max
=2Я]/!^Ч
Чл
W 6/1-Ид,
**,
-*v%
сек, E.71)
240

G2
Г7ТР 1 . j ..
где «л<-01 + 0з.
и
fmin = 2я 1
где* = .^.
/Glfl+_!i_)_i_.
?•*,
-)ЛГ
ше, E.72)
Отсюда частота собственных колебаний ВБОУ как двухмассовой
системы с учетом веса загружаемых деталей и режима работы
устройства будет равна
^5Г'млг, ',-^— = ^-1/ ягт-** E.73)
где М2/|р = [Б /Л1яр + A — I) VMMnp ]2 — результирующая
приведенная масса системы с учетом веса загружаемых деталей и
режима работы выбрационного ориентирующего устройства.
Величина угла полета для определения фактора g находится из
уравнений D.49) и D.50) или по графику фиг. 115.
Пользуясь графиком фиг. 115, можем быстро определить значение
фактора I, а следовательно, частоту собственных колебаний системы
для каждого конкретного случая.
Расчет жесткости пружин вибрационных ориентирующих устройств
Формулы для расчета частоты собственных колебаний ВБОУ
позволяют рассчитывать приведенную массу системы и определить
требуемое значение жесткости пружин. Дальнейшие расчеты имеют целью
подобрать такие параметры пружин, которые обеспечивали бы, с одной
стороны, требуемую жесткость системы, а с другой — достаточную ее
выносливость.
В настоящее время часто находят применение стержневые пружины
прямоугольного и круглого сечения. Более сложную задачу
представляет собой расчет пружин прямоугольного сечения (плоских), а так
как в литературе методика этого расчета не освещена, остановимся на
ней в первую очередь.
Рассматривая систему плоских пружин, показанную на фиг. 129,
можно констатировать, что при перемещении бункера в осевом
направлении на величину z происходит сложная деформация пружин,
которая является результирующей следующих элементарных
деформаций: поперечного изгиба пружин (стрелка изгиба К), кручения (угол
закручивания е), продольного сжатия (величина сжатия г|?) и бокового
изгиба (стрелка изгиба у).
Величины указанных элементарных деформаций согласно фиг. 129
могут быть выражены равенствами:
Ь = J^-cp^-J--; E.74)
cos 6 т sin 6 v '
16 1760
241

e«s<pcosd *я
-ф « Ьф sin ф i
cos б
Rntgb
6 COS б
г;
¦г;
Y =
2Д tga6'
E.75)
E.76)
E.77)
где г — перемещение бункера в осевом направлении;
Ф — угол поворота бункера вокруг его оси;
б — угол наклона пружия к вертикали;
Rn — радиус окружности расположения пружин;
Ь — ширина пружин.
Фиг. 129. Элементарные деформации
системы плоских пружин вибрационного БОУ.
Искомое значение жесткости
системы пружин определим
исходя из того, что потенциальная
энергия деформации системы
равна сумме энергий
элементарных деформаций, бледовательйо,
будем исходить из уравнения
k z2
Эг = Эд, + Эв -f Эф + Эу = -у-,
E.78)
где Э2— результирующая
энергия деформации
пружин;
Э% — энергия поперечного
изгиба;
Эг — энергия кручения;
Эф — энергия сжатия;
Эу — энергия бокового
изгиба.
Энергия поперечного изгиба
системы равна энергии
поперечного изгиба трех
параллельных пружин (фиг. 130). Величина
этой энергии выразится
формулой
з,-
E.79)
где k% — жесткость системы в направлении перемещения А,.
Так как в соответствии с фиг. 130 для i параллельных пружин
Я«
Р sin б/3
\2iEJ '
E.80)
242

то
&л =
Я sin б
\2iEJ
' /3
E.81)
Отсюда для рассматриваемой системы из трех пружин получим
b-^-J^*-*№?**. E.82)
1 2/8sin26* "~ 2/8 sina б * '
где Е — модуль упругости;
j _ момент инерции поперечного сечения пружины;
Ьу h и / — соответственно ширина, толщина и длина пружины
Исходя из того что жесткость
кручения одной плоской пружины
, Qb*h? (, Яоч
**в з,б/(б» + лУ <*•w'
можем для выражения энергии
кручения системы из трех пружин
написать равенство
36е8а 0,4?63/t3 cos2 б .
Л = —я— === ¦_ . -Л. ~« . « * * z »
Фиг. 130. К расчету энергии
поперечного изгиба системы трех плоских
параллельных пружин.
2,4/(&a + /i2)#2tg26
E.84)
где модуль сдвига принят G « 0,4 Е.
При определении энергии продольного сжатия исходим из того,
что это сжатие не распределяется равномерно по всей ширине пружины,
но равномерно увеличивается от нуля на одном
1х крае пружины до г|> на другом (фиг. 131).
В соответствии с фиг. 131 энергия сжатия
элементарной полоски пружины может быть
выражена равенством
E.85)
d9* = E4?dx,
2/
где
у =s x(f sin б = ?- cos б.
Отсюда полная энергия сжатия системы из
Фиг.' 131. К расчету 'Рех пружин
E. 86)
энергии продольного
сжатия плоских
пружин.
|('с0ф =
?^8cos26 .
эдх
Z3.
Наконец, энергию бокового изгиба системы из трех пружин
выразим формулой
Э -^ E.87)
16*
243

Ввиду того что
ky
7 =
~~ Y
12Р/8
3Ehb*
Ehb*
4- /3
ЗЕЛ63
получим
Т* -- E-88)
г 32/»/?* tg* б
Анализируя формулу E.88), можно констатировать, что величина
энергии бокового изгиба по сравнению с другими видами деформаций
45\
0,1
ж
^ \s
10 20 30 40
50
60 70 Gd KZ
Фиг. 132. Результаты экспериментального определения
жесткости системы трех плоских пружин при b = 20 мм,
h= 1,35 мм, I = 200 мм, Rn = 80 мм, б = 15°.
ничтожно мала, потому что малое перемещение z фигурирует в ней в
четвертой степени. Поэтому в дальнейших расчетах энергией бокового
изгиба можем пренебречь.
Таким образом, после соответствующих подстановок и
преобразований из уравнения E.78) для определения жесткости системы трех
плоских пружин получим формулу
**в 1щ-\РШЬ + Hb^h*)ig*b + bcos4J кГ,см> <5'89>
где все линейные размеры выражены в еж, а Е — в кГ/см2. •
Аналогичным способом для определения жесткости кручения
системы плоских пружин получим
и Ebh ( ЫЩ\ Ьъ. h2. C0S2 5 . V ¦
*ф в ПГ\К5У4" + 3(Я» + У) + 6 sin 6J ^^/^- E-9°)
Справедливость выведенных формул проверялась
экспериментально. Для этой цели система из трех плоских пружин толщиной h =*
244

= 1,35 лш, шириной Ь = 20 мм и длиной / = 200 лш, расположенных
по окружности с радиусом Rn= 80 мм под углом 8= 15° к вертикали,
нагружалась гирями, а перемещения бункера в осевом направлении
измерялись с помощью микронного индикатора.
Результаты эксперимента, приведенные в виде графика на фиг. 132,
показывают, что жесткость указанной системы в среднем k2= ллоё-«
» 1710 кГ/см. Расчет жесткости этой же системы по E.89) дает:
, _ 2,1 - 106 - 2 . 0,135 /3-0,135». 8а 22 . 0,135» • 0,962 02 n Qfi2\
^2 ~ 20 • 82 ' lv 20а • 0,262 ' 3 B2 + 01352) "+" * U' • J ^
= 443 @,12 + 0,073 + 3,7) = 443 . 3,893 » 1720 /сГ/ак.
Как видно из сопоставления результатов, расхождения между
экспериментальным и расчетным значениями весьма невелики.
Приведенный расчет применим для стержневых пружин
различных сечений, в том числе квадратных и круглых, для которых, как
в этом нетрудно убедиться, можно пренебречь не только энергией
бокового изгиба, но также и энергией сжатия.
В частности, для круглых пружин, диаметр которых равен d,
получаем
, 2 /о г оч 2 / 36?7z2 3G/cos2622\
z2 ^Л ^ "s; ~~ z2 I 2/2 sin2 б ^ //j2 tgs 5 ) ~~
?rtd4 / 36 . 2,4 4 о\ п/ //г Л1ч
= 64/Ж AГ + -^Г C0S б) ^/^- <5' 91>
Расчет пружин ВБОУ на прочность
Как видно из выведенных формул, одно и то же значение
жесткости может быть достигнуто при различных сочетаниях размеров
пружин. Поэтому из всех возможных сочетаний размеров следует
принять окончательно то, при котором достаточно большая выносливость
будет сочетаться с минимальными размерами.
Как известно, стальная стержневая пружина, подвергающаяся
переменным нагрузкам при симметричном цикле, обладает предельной
выносливостью
<т-1 = Мя, E-92)
где $k — коэффициент, зависящий от типа деформации, равный для
кручения 0,22, для сжатия и растяжения — 0,28, для
изгиба — 0,4;
ав — предел прочности материала пружины.
Допускаемое напряжение в пружине с учетом ее размеров, формы
и качества поверхности определяется по формуле
[a_j = „ *-* = b K'°B , E.93)
245

где k0 — коэффициент запаса прочности;
аКд — коэффициент концентрации напряжений;
ам — масштабный фактор.
В частности, для системы пружин ВБОУ, претерпевающих
фактически все виды деформаций, если принять для них
ав = 130 кГ/мм\ Р/с « 0,28, /е0 = 1,5, акд = 1,1 и ам = 1,1,
получим
[a_j e в'2?;1*0. « 20 кГ/мм2 « 2000 кГ/см\ E.94)
1,0 • 1|I • 1I
Исходя из допускаемого напряжения, определим оптимальное
сочетание размеров пружин. Для этого определим сначала напряжения,
соответствующие элементарным деформациям:
для сжатия
для изгиба
для кручения
cr°s=sT7cosfi; E.95)
_ Eh?bcosb (, Q?v
T~~2/(&2 + A2)#rttgd Z* * ¦ ''
Оптимальным сочетанием размеров будет считаться такое, для
которого результирующее напряжение в пружинах будет равно
допускаемому. Следовательно, для оптимального сочетания размеров
должно соблюдаться равенство
V(<To + a„J + 4t2 = [cr-d. E.98)
Если в это равенство подставить значения напряжений сг0, ои, х
и дополнительно обозначить
оно примет вид:
Ehz , / /' а
-г-р.
х , 3 \2 ,
Ь
А 1 q cos б \
Анализируя уравнение E.99), можно констатировать, что второй
член подкоренного выражения по сравнению с первым ничтожно
мал (меньше 1% первого). Поэтому, пренебрегая им, напишем:
где
B=aXcos6 +
р ' sin б
246

Возвращаясь затем к уравнению E.89) и обозначая, как и в
уравнении E.99)
получим
где
ь Eh4 Ъд 1 q*co$2b I ?8со*аМ Eh\\rS!cM E 10П
** - /» (sin*6 ^ 3p2 (i + ф) tg*6 ^ p^) -jtam /cM> v>- ип)
Л — 3? 4- ^ cos2 5 , <y3cos26
Л "- sin26 + 3p2A + <?2)tg2d + p2 *
Таким образом, для расчета пружин, обеспечивающих не только
требуемую частоту собственных колебаний ВБОУ, но и долговечность
системы, исходными будут уравнения E.73), E.100) и E.101).
Проектируя ВБОУ, мы, как правило, не принимаем произвольно
частоты собственных колебаний системы, а делаем ее несколько C—
5%) выше частоты возмущающего усилия вибратора v. Благодаря
этому обеспечивается, во-первых, постоянство амплитуд колебаний
при небольших изменениях массы тх в процессе работы ВБОУ и, во-
вторых, достигается уменьшение амплитуды паразитных колебаний
основной плиты.
Приняв, например, v0 = l,05v и совместив уравнения E.73) и
E.101), получим
™-A = 4Av2Mznp. E.102)
Затем из уравнения E.100) находим
h-^EiT-: <5Л03>
Подставив уравнение E.103) в уравнение E.102), получим для
выражения оптимальной длины пружин формулу
lonm = у Jjgjji CM, E. 104)
где v — частота вибратора в гц\
Е — модуль упругости, Е = 2- 10е кГ/см2\
Zmax = Яшах sin б — наибольшая амплитуда колебаний в
направлении оси в см;
#тах — наибольшая амплитуда колебаний в направлении К—К в см\
б — угол наклона пружин к вертикали;
S^-^cose-f-lx;
р ' smo
А- Зд f ^cos6 1 ^ сое2б-
Л- Sin26^3p2(l+^)tg2d ^ Р* С°5 °'
м*по = и Умпр + (l - i) умм л
247

м„в=^
1пр
A+ R№J
C! + G2>
°1 + °з Л , r2 \ G2
Ммпп = ^г^ 1 +
ЯР" ? у^ W&) Ог + Gi + G,'
[a_i] = 2000 кГ/см2 — допускаемое напряжение в пружинах;
Rn — радиус окружности расположения пружин в см\
г — радиус инерции бункера в см\
/, b, h — соответственно длина, ширина и толщина пружин в см\
@и G2, G3 — соответственно вес бункера, основной плиты и деталей в кг;
I =25';
р, q — соотношения одноименных величин
g — ускорение силы тяжести в см/сек*.
Определив таким образом оптимальное значение длины пружин,
подставляем его в уравнение E.103) и находим толщину пружин А,
а затем их ширину
Ъ = qh. E.105)
Для системы круглых пружин, полагая, что
I«4js,ffll + ob-^(l + 3^)-^f «Г/с^. .E.106)
находим
[a_x]/*sin6
d= 3,3?гпих • РЛЩ
Подставив это значение в совмещенное уравнение E.73) и E.91),
получим для определения оптимального значения длины круглых
пружин формулу
ь /~v*E*a*MZi
4*п«10Л|Л
A [a_J* см> E- 108>
л 36 , 2,4 cos2 6 -
где А = -jjjaX + 2f 2л » В(^е остальные обозначения прежние.
Подставив определенное таким образом значение длины пружин
в уравнение E.107), находим диаметр пружины d.
Определение оптимального значения угла наклона пружин ВБОУ,
работающего в режиме без подбрасывания
Величина угла наклона. пружин весьма существенно влияет на
производительность вибрационных ориентирующих устройств.
Поэтому ее необходимо подобрать так, чтобы при всех прочих равных
параметрах производительность ВБОУ была наибольшей.
248

Для определения оптимального значения угла наклона пружин
можно было бы воспользоваться общим методом, отыскивая экстремум
функции Vc = / F'). Но так как эта функция в данном случае
сравнительно сложна, а задача может быть значительно проще решена
путем анализа формул D.22) и D.23), выражающих ускорение деталей
на лотке, воспользуемся вторым способом. Ввиду того что угол
наклона пружин 6 связан с углами аир равенством
Rn tgS = #tg6' = /?tg(a + p), E.109)
где Rn — радиус окружности расположения пружин;
R — радиус чаши бункера;
a — угол наклона лотка к горизонту;
р — угол между направлением лотка и направлением его
колебания, то оптималы ое значение угла наклона пружин б
найдем из оптимальных значений углов а и р.
Оптимальными будут, очевидно, такие значения углов аир, при
которых скольжение деталей вверх по лотку будет происходить при
минимальном, а скольжение вниз — при максимальном значениях
ускорений. Так как согласно формуле D.22) условием скольжения,
деталей вверх по лотку является неравенство
о • / j\ ^ sin (о + а)
асо2 sin Ш) > g —;;^ : ,
4 ' ^ б cos (p — q)
то скольжение будет происходить тем легче, чем меньшим будет
ускорение a co2sin (со/), а следовательно, чем меньшим будет выражение-
g sln jS _ a| . Это требование будет удовлетворено, если
sin(a + Q)->0; E.110)
cos(P — q)-*1. E.111)
Отсюда следует, что угол а должен быть возможно малым, а
угол Р должен быть равным углу трения q.
С другой стороны, для увеличения производительности БОУ
необходимо, чтобы для скольжения вниз требовалось возможно большее
ускорение, т. е., чтобы выражение g ? ч было возможно большим.
Это требование будет удовлетворено, если
sin(Q —а)->1; E.112
cos(P + q)-*0. E.113)
Отсюда следует, что угол а должен быть возможно малым, а угол
р должен стремиться к значению -о—е-
Таким образом, учитывая оба требования, приходим к выводу
что угол наклона лотка должен быть минимальным, а угол Р должен
находиться в пределах между q и ¦——q,
249

т. е.
Что касается оптимального значения угла наклона лотка, то оно,
с одной стороны, как показано, должно быть возможно малым, а, с
другой — настолько большим, чтобы шаг винтовой линии лотка был не-
|«< i-i 1 1.. ,..1 -гати .
1
\ ~
— и
1
Я0_
_
/
«:]
L
¦¦ ¦»
«
<о
Фиг. 133. К расчету оптимального значения угла
наклона лотка вибрационного БОУ.
сколько больше высоты деталей А. Следовательно, угол а
определится из равенства
S = CaA = nDtga, E.115)
где?—диаметр бункера;
Са—число больше единицы, определяющее длину L того участка
окружности бункера, на котором детали могут прилегать к
боковине чаши, т. е. занимать положение,
благоприятствующее выходу деталей на лоток (фиг. 133); .ориентировочно
можно принимать Са « 2;
S — шаг винтовой линии лотка;
А — высота или вообще тот размер правильно расположенной
на лотке детали, который измеряется в направлении оси
бункера.
Из равенства E.115) получаем
2Л
= arc tg
nD
:arctg
nD
E.116)
Из равенства E.116) следует, что с увеличением диаметра чаши D
при всех прочих равных параметрах угол а уменьшается, а этим
самым возрастает и производительность В БОУ. Так как
возрастание производительности незначительно, то размеры чаши
определяются в основном по требуемой емкости бункера из условия
свободного движения деталей в бункере, для обеспечения которого
принимается обычно
D>6/-r 10/. E.117)
Предельным значением угла наклона лотка в сторону его
увеличения можно считать такое, при котором ускорения деталей вверх и
вниз по лотку становятся одинаковыми. Поэтому предельное значение
угла а определим из равенства
8
sin (a + Q) __ sin (q — a)
cos(P —q)
±W = 8
COS (p + Q)
E.118)
250

После преобразования это равенство приводится к виду
l + tga_l + /tgp
l_tga — l—/tgp • ^ИУ>
Решая это уравнение, получаем
tga = /4gp. E,120)
Определение оптимального значения угла наклона пружин ВБОУ,
работающего в режиме с подбрасыванием
Как уже отмечалось, при выводе формулы производительности для
вибрационных ориентирующих устройств, работающих в режиме с
подбрасыванием, угол р должен быть возможно малым, но в то же время
он должен быть больше нуля, потому что при гармонических
колебаниях для р = 0 производительность ВБОУ становится равной нулю.
Оптимальное значение угла (J определим как экстремум функции
Vc = / ф). В качестве этой функции можем, использовать, например,
формулу D.516). Полагая, что ВБОУ будет работать в режиме, при
котором во избежание хаотического движения длительность полета
деталей не будет превышать времени одного цикла, т. е. принимая
% = 1, напишем:
v __ 0,45g а cos (a + ft) ___ R 2 cos (a + ft) ,. 19n
где В = -J-~- — величина от угла р независимая.
Угол полета связан с углом р сложной математической
зависимостью, выражаемой трансцендентным уравнением D.50) и формулой
D.49). Так как с помощью уравнения D.50) выразить р как функцию
угла трудно, выразим его с помощью другой, более простой функции.
Рассматривая графическое изображение функции ср„ + / (cp0),
показанное на фиг. 115, можем заметить, что для значений угла полета,
не превышающих 2я, между углом полета деталей и углом их отрыва
существует почти линейная зависимость. Используя это обстоятельство
для указанного диапазона значений угла <prt, можем трансцендентное
уравнение D.50) заменить линейной функцией, которая после
соответствующих подстановок значений % и ф0 запишется так:
Фл » 7 - 4,5Фо = 7-4,5 arc sin J^, E.122)
где
r g cos a
V-»0 == a— •
u aco2
Таким образом, подставляя уравнение E.122) в уравнение E.121),
получаем
yf = flG-4Marcsin^)ai2^. E.121a)
251

Определяя и приравнивая к нулю производную этой функции,
получаем
dV< В Ы? А •*««.*!« Со V 4,5CoSin8pcospcos(g + P)
lp" ^Fll7- ,а 15?)
/
1 °
sin2p
- G - 4,5 arc sin -^ J sin (a + P) -
— G — 4,5 arc sin ^Л* cos p* cos (a + p)] = 0. E.123)
После простых преобразований и сокращений уравнение E.123)
может быть приведено к виду
1,55 - arc sin * = 2sin2pcos^ . E.123а)
smp , /JL_ 1 [ctgP + tg(a + [J)]
V с2 sin2P
" о
Анализируя уравнение E.123а), можноЛконстатировать, что для
реальных значений угла р (обычно угол Р не превышает 30°) правая
сторона уравнения будет иметь значения, весьма близкие к нулю.
Поэтому можем написать
1,55 — arc sin -^ » 0. E.1236)
Отсюда для определения оптимального значения угла р для
вибрационных ориентирующих устройств, работающих в режиме с
подбрасыванием, получаем формулу
^ « sin A,55 J?)~l. E.124)
В частности, для С0=^|^=== 0,1 будем иметь
§опт ~ arc sin 0,1 = 6°. E.124а)
Таким образом, согласно формуле E.109) оптимальный угол
наклона пружин ВБОУ определим из равенства
[R ~] R
-В- ' tg (а0Пт + Ролт) ~ -р- • («олт + Ро/гт). E. 125)
Ал J %
Так, например, для -~- = 1,5, а0Лт = 3°, р0Лт = 6° будем иметь
б.лт=1,5C° + 6о)«13°30/.
Расчет мощности привода вибрационных БОУ
В каждой физической колебательной системе действуют * силы
трения. Колебания системы, если их постоянно не поддерживать,
быстро затухают и вскоре вовсе прекращаются. Поэтому для
поддержания амплитуды колебаний ВБОУ на постоянном уровне необхо-
252

димо воздействовать на чашу бункера некоторой периодической силой.
Если принять, что сила трения в системе пропорциональна
скорости движения массы, а возмущающая сила изменяется во времени
по синусоидальному закону, то дифференциальное уравнение
движения системы можно записать так:
Мпр • г + C-z + kz • z = Q sin (со/), E.126)
где Мпр — приведенная масса системы;
С — постоянная затухания;
kz — жесткость системы пружин;
Q — амплитуда возмущающей силы;
о — круговая частота возмущающей силы.
Разделив обе стороны уравнения на Мпр и подставив значения
Мпр ' Мпр Р' Мпр Ч%
приводим уравнение E.126) к виду
г + 2nz + p2z = g sin (со/). E.127)
Как известно, общее решение уравнения E.127) получим, если
к его частному решению добавим общее решение однородного
уравнения
'z + 2nz + p2z = 0. E.128)
Частное решение уравнения E.127) может быть записано так:
z = M sin Ы) + N cos (arf). E.129)
Для определения констант М и N подставляем уравнение E.129)
в уравнение E.127), откуда получаем систему уравнений
— Мсо2 + Мр2 — 2Л//го) = q\'
— N<o2 + Np2 + 2Мпа> =
Решая эту систему уравнений, находим:
N = (р*- ©>)» + 4©W' E, 132)
Подставляя дальше
M = #coscp E.133)
и N = — Яыпф, E.134)
можем частное решение уравнения E.127) выразить так:
z = Hcos(f sin (otf) — Я sin ф cos (со/) = Я sin (go/ — ф), E.135)
где Я — амплитуда вынужденных колебаний;
Ф — сдвиг фаз между возмущающей силой и перемещением.
Общее решение уравнения E.128), как известно, равно
z = e~nt [A sin (pxt) + В cos fa*)! E.136)
где pi = р2 — л2.
253
1 E.130)

Таким образом, общее решение уравнения E.127) примет вид
г =* erni [A sin fat) + В cos (pxt)] + Н sin (со/ — q>). E.137)
Первый член уравнения E.137) представляет затухающие, а
второй — вынужденные колебания системы.
Пользуясь уравнениями E.1§1—5.134), находим амплитуду
вынужденных колебаний
Н = ч = E.138)
и сдвиг фаз между возмущающим усилием и перемещением
«p = arctg^r. E.139)
Разделяя в уравнении E.138) числитель и знаменатель на р2 и
учитывая, что согласно сделанным в уравнении E.126) подстановкам
Р* - кг ~ П«"
можно формулу для определения амплитуды вынужденных колебаний
ВБОУ привести к виду
где Нст— перемещение колеблющейся массы, которое имело бы место
при статическом воздействии возмущающей силы;
со — круговая частота возмущающей силы;
со0 — круговая частота собственных колебаний системы;
2п С
К = —т = ——- — коэффициент затухания;
С — постоянная затухания;
Мпр — приведенная масса системы;
у = —- =.—коэффициент динамичности, назы-
ваемый также коэффициентом нарастания колебаний или
модулем резонанса.
Зная величину модуля резонанса, и при известной величине
коэффициента затухания можно для заданных значений амплитуды и
частоты колебаний ВБОУ определить величину тягового усилия
электромагнита и мощность, необходимую для поддержания колебаний.
Величина тягового усилия электромагнита для данного ВБОУ
может быть большей или меньшей в зависимости от расположения
электромагнита. Наибольшее тяговое усилие, а следовательно, и
наибольшие размеры электромагнита при всех прочих равных условиях
требуются в том случае, когда усилие электромагнита действует в
направлении оси ВБОУ, т. е. при вертикальном расположении электромагнита
(фиг. 134,а). При наклонном или горизонтальном расположении элек-
254

тромагнита (фиг. 134,6 и 134,в) тяговое усилие меньше, потому что
угол наклона пружин обычно меньше 45°. Тем не менее,
вертикально располагать электромагнит в большинстве случаев более
рационально, потому что при таком расположении для привода ВБОУ
достаточно одного электромагнита, в то время как при других
способах расположения, во избежание боковых колебаний бункера»
количество электромагнитов должно быть равно количеству пружин
ВБОУ. Что касается величины мощности, необходимой для
поддержания колебаний, то она при всех способах расположения электромаг-
Фиг. 134. Основные способы расположения вибраторов в вибрационных БОУ.
нитов одинакова, так как при больших значениях тягового усилия
требуются, как правило, меньшие перемещения, а следовательно, и
меньшие скорости якоря и наоборот.
В общем, каково бы ни было расположение электромагнита,
тяговое усилие его
Fm^kFa^Kr, E.141)
у
гдеРт — наибольшее значение тягового усилия в кГ;
kF — жесткость системы пружин в направлении действия
тягового усилия в кГ/мм;
а — амплитуда колебаний, измеряемая в этом же
направлении, в мм\
у — коэффициент динамичности.
Полагая, что тяговое усилие изменяется во времени по
синусоидальному закону, можем в качестве среднего значения тягового
усилия принять
Рср~0,7Рт = °-^кГ. E.142>
Так как средняя скорость лотка на протяжении одного цикла,
измеряемая в направлении действия тягового усилия, равна
vcp = 4av ммIсек, E.143)
то требуемая мощность привода ВБОУ
F v k a?v
М = -?UL 736 • 10~3вт = 27,5-?— 1(Г3 вт. E.144)
/о у
Как видно из формулы E.144), потребление мощности
ориентирующим устройством тем меньше, чем больше модуль резонанса у, т. е.
255

чем больше частота вибратора приближается к частоте собственных
колебаний системы.
При проектировании ВБОУ величина модуля резонанса может
быть определена точно только в том случае, когда известен
коэффициент затухания, величина которого находится экспериментальным
путем. Для ориентировочных расчетов можно исходить из того, что
обычно значение коэффициента затухания не выходит за пределы
0,1 -г 0,2. Тогда, принимая, например, — =* 0,8, получим
(Од
и = * ^_ * ^ 3 7 — 2 5
V A - 0,82J + 0,I2 • 0,82 ' V A - 0,82J + 0,22 • 0,82 ' • » •
Следовательно, для ориентировочных расчетов можно в среднем
принимать округленно у = 3.
Следует попутно подчеркнуть, что полученное таким образом
значение модуля резонанса является заведомо несколько заниженным,
так как обычно соотношение частот в ВБОУ принимают равным не
0,8, а 0,9 или даже 0,95, в связи с чем жесткость системы пружин
будет
kF = 4,4nV/W„p.
Мощность привода, рассчитанная для такого значения модуля
резонанса, будет равна
п с
N = 0,11 -^ aV вт » 0,04 -^ a2v3 em, E. 145)
г&е Gnp — приведенный вес бункера в кг;
а — амплитуда колебаний в направлении К — К (фиг. 110) в мм;
v — частота возмущающего усилия в гц;
g — ускорение силы тяжести в см/сек2.
В частности, для электромагнитных вибраторов с выпрямителями,
т. е. для v = 50 гц, если, как и выше, выразить приведенный вес в
килограммах, а амплитуду колебаний в миллиметрах, можно записать:
N ^6Gnpa2em. E.146)
Размеры электромагнитов рассчитываются с учетом наибольшего
тягового усилия, величина которого при всех прочих равных условиях
зависит от способа расположения электромагнита. Так, например, для
вертикального расположения электромагнита требуемая величина
наибольшего тягового усилия
k a sin б
Fm = г у кГ. E. 147)
Из формул E.144) и E.147) вытекает, что чем больше модуль
резонанса t/, тем меньше тяговое усилие Fm и тем меньше требуемая
мощность привода ВБОУ при всех прочих равных условиях.
256

Паразитные колебания вибрационных БОУ
и способы их устранения
В каждом автоматическом вибрационном ориентирующем
устройстве, кроме полезных колебаний, способствующих перемещению
деталей по лотку в требуемом направлении, могут возникать также неже-
лаемые, или паразитные, колебания, которые, во-первых,
препятствуют полезному движению деталей, и во-вторых, передаются через
основание ВБОУ на корпус рабочей машины, ухудшая условия, а
иногда и понижая качество ее работы. Поэтому вопрос об устранении
паразитных колебаний имеет немаловажное практическое значение.
Паразитные колебания, препятствующие перемещению деталей по
лотку, возникают либо вследствие недостаточной жесткости чаши
бункера и самого лотка, либо вследствие неуравновешенности сил,
являющейся чаще всего результатом неправильной установки и выверки
пружин. И в том, и в другом случаях могут возникать дополнительные
колебания отдельных участков или целой чаши бункера, в
результате чего условия движения деталей по лотку в требуемом
направлении ухудшаются и детали либо начинают двигаться в нежелаемом
направлении, либо перестают перемещаться вообще.
Для устранения такого рода паразитных колебаний следует, во-
первых, выполнять чашу бункера и лоток достаточно жесткими,
например, точеными из литых заготовок, и, во-вторых, все пружины делать
точно одинаковыми и располагать их строго симметрично относительно
оси ВБОУ.
Паразитные колебания, передающиеся на корпус рабочей машины
или фундамент, могут быть уменьшены или даже полностью
устранены, если будут уменьшены или устранены колебания основной
плиты ВБОУ или вообще тех точек, которыми ВБОУ соединяется с
рабочей машиной.
Для исследования вопроса о паразитных колебаниях и, в
частности, для отыскания способов изоляции рабочей машины от этих
колебаний целесообразно исходить из дифференциальных уравнений
движения ВБОУ, причем для упрощения выкладок можно пренебречь
затуханием, тем более, что наличие затухания способствует
уменьшению паразитных колебаний.
Если предположить, что ВБОУ работает по схеме, показанной
на фиг. 135,а, т. е. так, что вибратор действует одинакового в
противоположных направлениях на чашу ВБОУ и его основную плиту,
то дифференциальные уравнения движения запишутся так:
WiZi + &i?i — k\z2 = Q cos (<of); E.148)
m2z2 — &1Z1 + (&i + k2) z2 = — Q cos (otf), E.149)
где Q — амплитуда возмущающей силы;
со — круговая частота возмущающей силы;
mi и т2 — приведенные массы чаши бункера и основной плиты;
ki к k2 — коэффициенты, соответствующие жесткости/
17 1760
257

Приняв решение этих уравнений в виде
г1== Ci cos (erf);
z2 = С2 cos (<*>/),
E.150)
E.151)
где Сг и С2 — амплитуды вынужденных колебаний бункера и
основной плиты ВБОУ, после подстановок уравнений E.150) и E.151) в
уравнения E.148) и E.149) получаем следующую систему уравнений:
(kx — mi©2) Сг — kxC2 = Q;
(&i + k2 — m2<o2) С2 — ktCi = —Q.
Решая эту систему, находим
гх =^C1cos(®t) =
г2 = С2 cos (ю/) =
(&2 — m2e>2) Q cos (<ot) ,
(?i + ?2 — я*2<*>а) №i — ^i®2) — ??'
mi02Q cos (со/)
fa + ?* *- /n2G>2) fa — mi©2) — k\ *
E.152)
E.153)
E. 154)
E.155)
Анализируя полученные результаты, можно констатировать, что
для показанной на фиг. 135,а схемы ВБОУ устранить полностью
Фиг. 135. Основные схемы приведения чаши бункера
вибрационного БОУ в колебательное движение:
а —с помощью вибратора; б—-с помощью неуравновешенного ротора.
паразитные колебания основной плиты невозможно, потому что
согласно формуле E.155) амплитуду колебаний этой плиты невозможно
сделать равной нулю. Вместо этого можно было бы совершенно
подавить колебания бункера, приняв k2 = т2ю2. Но так как устранять
колебания чаши бункера нет смысла, а наоборот, их желательно
сделать возможно интенсивными, то согласно формуле E.154)
целесообразно стремиться к возможно большому значению разности
k2 — m2GJ.
258

Дальнейший анализ формул E.154) и E.155) показывает, что хотя
полное устранение колебаний основной плиты и невозможно, но тем
не менее при соответствующих значениях масс % и /п2 и жесткостей
kx и k2 эти колебания можно сделать ничтожно малыми.
Жесткость амортизаторов &2 должна быть при этом возможно
меньшей, потому что тогда разница между частотой вынужденных колебаний
и частотой собственных колебаний массы т2 будет большой.
Следовательно, будет мал коэффициент динамичности, а вместе с ним будут
незначительными и силы, действующие на корпус рабочей машины.
Наряду с малой жесткостью амортизаторов ВБОУ должно
обладать возможно большей массой основной плиты т2> потому что
амплитуды колебаний чаши бункера и основной плиты обратно
пропорциональны их массам. Это вытекает из формул E.154) и E.155), в
соответствии с которыми можно написать:
zx "" Сх — k2 — т2ю* ~ т2 ' {0t LOO}
Так как жесткость амортизаторов k2 по сравнению с выражением
т2со2 весьма мала, в равенстве E.156) принято k2 « 0. Знак минус
перед соотношением масс говорит о том, что перемещения масс mt
и т2 направлены в противоположные стороны.
Наконец, из формулы E.155) можно сделать еще один важный
вывод. Приведя после простых преобразований эту формулу к виду
2а== Qca.C0 1 E157)
можно констатировать, что абсолютное значение перемещений основ-
ной плиты z2 будет наименьшим тогда, когда выражение 1 ~ будет
иметь отрицательное значение, потому что только тогда при всех
остальных равных условиях абсолютное значение знаменателя в
выражении E. 157) будет наибольшим. Так как —— =ш2, то требова-
ние 1 Н < 0 может быть выражено так:
«-&-'-(*Г<а <5Л58>
Отсюда следует, что частота собственных колебаний системы
должна быть несколько выше частоты возмущающего усилия со.
Несколько иные результаты получаются для ВБОУ, работающего
по схеме, показанной на фиг. 135,6, которая может быть осуществлена,
например, путем установки на основной плите электродвигателя с
неуравновешенным ротором.
Дифференциальные уравнения этой системы запишутся так:
тхгх + kxzx — kxz2 = 0; E.159)
т2г2 — kxzx + (kx + k2)Z2=Q cos @/). E.160)
17*
259

Решая эти уравнения таким же способом, как и уравнения E.148)
и E.149), получаем
= kjQcos^t)
(ki + h — /n2o>2) (kx — m^2) — k\ ч '
= (&i — mico2) Q cos (u)Q „- jg2)
2 fo + *2 — ™2co2) (^i — m!©2) — A:J * I • J
Анализ результатов показывает, что в ВБОУ, работающих по
схеме фиг. 135,6, устранить колебания основной плиты можно, если
масса чаши бункера будет настроена в резонанс с возмущающим
усилием, т. е. если будет соблюдено условие k± = mico2.
Недостатком второй схемы является, однако, то, что масса чаши
вследствие убывания из нее деталей постоянно меняется. В результате
этого система расстраивается и основная плита начинает колебаться
с постоянно возрастающей амплитудой, величина которой тем больше,
чем больше изменение приведенной массы чаши бункера.
Жесткость амортизаторов, как и для схемы на фиг. 135,а, должна
быть в данном случае также возможно малой.
В результате вышеизложенного можно прийти к выводу, что ни
одна, ни другая схемы ВБОУ, хотя они наиболее часто применяются,
не дают возможности полного устранения паразитных колебаний
основной плиты. Тем не менее способ полного устранения колебаний
основной плиты или точек соединения ВБОУ с корпусом рабочей
машины или фундаментом существует, в чем можно убедиться, если более
глубоко проанализировать работу ВБОУ, показанного на фиг. 135, а.
Из равенства E.156) следует, что так как массы тх и т^
колеблются в противоположных направлениях, а следовательно,
перемещаются в противоположных направлениях и концы пружин, то на
этих пружинах должны обязательно быть точки, остающиеся во время
колебаний масс тх и т2 неподвижными. Как показывает опыт, такие
точки, называемые узловыми, действительно существуют.
Отсюда вытекает вывод, что колебания бункера не будут
передаваться на рабочую машину, если ВБОУ будет соединено с ней
своими узловыми точками.
Однако одно только использование узловых точек пружин для
установки ВБОУ еще не решает вопроса об устранении паразитных
колебаний, потому что приведенная масса чаши в процессе работы
ВБОУ меняется. Поэтому меняется также и положение узловых точек.
Возвращаясь еще раз к формуле E.156), можно прийти к
заключению, что соотношение амплитуд колебаний масс rrtx и т2, а
следовательно, и положение узловых точек останется неизменным, если не
будет изменяться соотношение этих масс. Но так как масса чаши
вследствие убывания из нее деталей в процессе работы ВБОУ не может
оставаться постоянной, то для обеспечения постоянства соотношения
rrii
масс — должна соответственно изменяться и масса основной плиты.
Наиболее простым решением этой задачи будет выполнение
основной плиты в виде второй чаши, загружаемой деталями и выдающей
260

эти детали с такой же скоростью, как и основная чаша. Так как
производительность ВБОУ пропорциональна амплитуде колебаний
лотка, а амплитуды колебаний масс двухмассовой системы обратно
пропорциональны массам, то для обеспечения равенства амплитуд и
производительностей верхней и нижней чаш их следует делать равными.
Указанный принцип устранения паразитных колебаний ВБОУ
может быть конструктивно осуществлен по-разному. Некоторые
наиболее характерные варианты решения этой задачи показаны в виде
схемы на фиг. 136.
Первый вариант (фиг. 136,а) характеризуется тем, что
пружины верхней и нижней чаш образуют одно целое и обе чаши,обла-
дающие одинаковыми массами, приводятся в движение от общего
электромагнита. Основная плита в обычном выполнении здесь
отсутствует, и ВБОУ связывается с фундаментом (или корпусом рабочей
машины) с помощью специальных соединяющих зажимов,
удерживающих пружины в их узловых точках.
Второй вариант (фиг. 136,6) отличается от первого тем,
что существует основная плита, к которой сверху и снизу
прикреплены с помощью одинаковых систем пружин две загружаемые
деталями чаши, приводимые от двух одинаковых электромагнитов.
Третий вариант (фиг. 136,в) представляет собой до
некоторой степени комбинацию двух первых. В нем, как и в первом
варианте, имеется только один электромагнит, приводящий в
движение верхнюю и нижнюю чаши, которые, как и во втором варианте,
соединяются с основной плитой одинаковыми системами пружин.
Во всех трех вариантах могли бы совершенно отсутствовать
амортизаторы, но так как случаи некоторого расстраивания системы,
например за счет неодинаковой загрузки чаш, не исключены,
амортизаторы целесообразно сохранить.
Приведенные на фиг. 136 новые схемы ВБОУ обладают
существенными преимуществами перед старыми схемами, потому что они
позволяют не только полностью устранить паразитные колебания, но и
увеличить производительность ВБОУ вдвое при одновременном
уменьшении веса ориентирующих устройств почти в два раза.
261

РАСЧЕТ ЛОТКОВ И НАКОПИТЕЛЕЙ АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ
УСТРОЙСТВ
Расчет приемной части лотков (приемников)
Приемник, или приемная часть лотка, в которую детали
поступают непосредственно из захватного органа, может оказывать весьма
существенное влияние на коэффициент отдачи, а следовательно, и
производительность автоматического ориентирующего устройства. Это
относится, главным образом, к тем типам ориентирующих устройств,
в которых детали при переходе из захватного органа в лоток меняют
направление своего движения, как,
например, в автоматических
ориентирующих устройствах с
вращающимися захватными органами.
Правильно запроектированный
приемник должен иметь такую форму,
чтобы деталь при выдаче из
захватного органа встречала на своем пути
минимальное сопротивление, т. е.
чтобы она выдавалась в лоток с
минимальной потерей скорости. Так как
минимальное сопротивление деталь
может встречать только при
свободном полете, то основная задача при
проектировании приемника * сводится
к определению траектории свободного
полета детали и построению
продольного профиля приемника в
соответствии с этой траекторией.
Для определения траектории
движения любого твердого тела
необходимо составить уравнение движения этого тела. При этом
целесообразно избрать систему координат, движущуюся вместе с захватным
органом. Как известно, дифференциальное уравнение движения детали
относительно подвижной системы координат (относительное движение
материальной точки), выраженное в векторной форме, имеет
следующий вид:
mw = F + N + Je + JK, E. 163)
где т — масса детали;
w — относительное ускорение детали;
F — сила, действующая на деталь;
N — реакция связей;
Jс — переносная сила инерции;
Jк — кориолисова сила инерции.
Проектируя это уравнение на подвижные оси системы координат
и учитывая, что
d?x . _ d*y . _ _ &г
Фиг. 137. К расчету приемника
крючкового БОУ.
wx= т
dP
wy = m~w
wz =*щ
dt
2 »
262

получим дифференциальные уравнения относительного движения
детали в координатной форме
т 4J- = X + Nx + Jex+ JK
«i^k = Y + Ny+Jey + JK
т
dt*
d4
dp
= Z + N2+Je2 + JK
E.164)
В технической литературе, посвященной автоматическим
ориентирующим устройствам, теория выдачи деталей из захватных органов
в приемники изложен^ весьма исчерпывающе, причем приведены
конкретные примеры расчета приемников для нескольких типов
ориентирующих устройств с вращающимися захватными органами [72].
В качестве наиболее характерного примера приведем расчет
приемника крючкового БОУ, показанного на фиг. 7.
В соответствии с расчетной схемой этого устройства, показанной
на фиг. 137, дифференциальные уравнения движения детали при ее
соскальзывании с крючка запишутся так:
nix = Gsincp—Nf — «/*cosp;
my = — Gcosq + N + /*sinp + /* = 0;
E.165)
где
/722=0,
G = mg — вес детали;
m — масса детали;
g — ускорение силы тяжести;
N — нормальная реакция крючка (связи);
f — коэффициент трения между деталью и крючком;
Je = т®2г — центробежная сила, являющаяся для
вращательного движения переносной силой инерции;
г — радиус-вектор центра тяжести детали;
© s -^ч— круговая частота захватного органа;
п — количество оборотов захватного органа в мин;
Jк = 2т(дх — кориолисова сила инерции.
Величина нормальной реакции крючка определяется из второго
дифференциального уравнения (у = 0), откуда
N = G cos ф — Je sin p + J к*
После подстановки этого значения в первое дифференциальное
уравнение, подстановок соответствующих значений для отдельных сил
и преобразований получаем
х — 2f(ox = g (sin ф — / cos ф) — ©V cos р -f ю2г/ sin p. E. 166)
Так как согласно фиг. 137
rsinp=#sinY и rcosp =Rcosy—(a + x)t
263

где R — радиус захватного органа;
у — угол, определяющий наклон крючка в захватном органе;
а — расстояние центра тяжести надетой на крючок детали от
окружности захватного органа, измеряемое в направлении
оси х,
то после подстановок этих значений в формулу E.166) и
дальнейших преобразований получим
х — 2fax — со2* = g (sin ф — / cos ф) +
+ со2 (а + fR sin у — R cos y). E.167)
Ввиду того что соскальзывание детали с крючка может начаться
только после того, как угол ф достигнет значения динамического
угла трения Qd, то после подстановки ф = Qd +q>t формула E.167)
приводится к виду
х — 2f<ox — <д2х = g [sin (Qe + ©/) — / cos (qo + со/)] +
+ со2 (а + fR sin у — R cos y), E.168)
т. е. к виду линейного неоднородного дифференциального уравнения
второго порядка с постоянными коэффициентами.
Величина динамического угла трения может быть при этом
определена из уравнения E.167), если в этом уравнении принять х = О,
х = 0 и со =^0. Откуда
где
Л = —у; B = jg(a + fRsmy — Rcosy).
Общее решение дифференциального уравнения E.168), как и общее
решение дифференциального уравнения E.127), получается, если к его
частному решению добавить общее решение однородного уравнения
х — 2/ю* — со2* = 0. E.170)
Для определения общего решения однородного уравнения E.170)
вводится вспомогательная характеристическая функция
Я2 — 2/соА, —со = 0 E.171)
и находятся ее корни:
Хг = со (/ + Ур+Л) = «fa E.172)
Я2 = со (f — УрТ~1) = <»/*2. E.173)
Тогда общее решение однородного уравнения будет
и = CieM* + С*!**. E.174)
Частное решение уравнения E.168) может быть выражено так:
х = &i + k* sin (Qd + со*) + &з cos (Qd + (ot). E. 175)
264

После подстановки этого значения в формулу E.168) получаем
равенство
2со2 р3 — k2) sin (qd + соО — 2a>2 (fk2 + k3) cos (q6 + Ш) — со2*! =
= g sin (Qd + a>/) — fg cos (Qa + ©/) + со2 (a + /7? sin y — /? cos y). E. 176)
Левая часть этого равенства будет равна правой только в том
случае, если коэффициенты при аналогичных членах будут равны, т. е.,
если
2tf(fk3 — k2) = g; л
— 2о>2 (fk2 + k3) = — fg; 1 E. 177)
— (o2kx = со2 (a + fR sin y — R cos y). j
В результате решения системы уравнений E.177) получается
kx = — (а + fR sin y — R cos y);
и _ SO-/2) .
*з = ;
2co2(l + Z2)'
fg
E.178)
G>2(l+/V
Таким образом, общее решение уравнения E.168) будет иметь вид
х = Сх-ё** + С2-ен*>* + kx + k2sin(Qd + Ы) + k3cos(Qd + Ш). E. 179)
Константы Сг и С2 находят из формулы E.179), если ввести
граничные условия t = О, х = О, л: = 0.
Тогда после подстановки этих значений в функцию E.179) и ее
производную получается система уравнений, в результате решения
которой получим:
Сг = -^- [A2*i + (h2k2 + k3) sin q2 + (h2k3 — k2) cos Qd]\
C2= -xr [— hkt — (h±k2 + k3) sin дд — (Ах&з — &г) cos Qd].
E.180)
Пользуясь формулой E.179), можн9 определить по точкам тот
участок траектории движения детали, на протяжении которого
существует связь детали с захватным органом. После того как связь
с захватным органом прекратится, деталь совершает дальше
свободный полет, траектория которого обусловливается вектором
скорости детали в момент ее выхода из захватного органа. Модуль этого
вектора, как производная функции E.179), будет равен
х = h±(o • Схе№1 + A2(o • С2ен*>* +
+ ®k2 cos (Qe + (ot) — ®k3 sin (Qd -f- atf). E.181)
Как видно из изложенного выше, расчет приемника представляет
собой сравнительно сложную и трудоемкую задачу. Поэтому при
проектировании автоматических ориентирующих устройств мы
прибегаем к этим расчетам только в тех случаях, когда это необходимо.
На практике при проектировании приемников такая необходимость
возникает редко, потому что, как уже отмечалось выше, в тех ориенти-
265

рующих устройствах, в которых лоток является естественным
продолжением захватного органа, приемник ничем не отличается от основной
части лотка. Что же касается ориентирующих устройств с
вращающимися захватными органами, то, как показывает более глубокий
анализ, для них расчет приемников вышеизложенным методом в
большинстве случаев также не является необходимым. К такому выводу
нельзя не прийти, если учесть, что правильно запроектированный
приемник ни на первом, ни на втором участках траектории совершенно
не ограничивает движения детали, так как он вовсе ее не касается.
Следовательно, приемник нужен не для того, чтобы поддерживать
деталь при ее выходе из захватного органа, как иногда полагается,
а для того, чтобы не связывать свободного движения деталей. Но для
этого вовсе нет необходимости в вышеизложенных сложных расчетах,
потому что значительно проще будет вместо приемника с
профилем, соответствующим траектории движения детали, создать
свободное пространство, а за ним, на соответствующем расстоянии от
захватного органа расположить вход лотка так, как показано, например,
на фиг. 12. Такое решение задачи имеет свои преимущества еще и в
том, что, во-первых, сделав вход лотка регулируемым, мы можем легко
переустанавливать его на различные режимы и, во-вторых, весьма
просто и удобно решаем задачу отвода избыточных деталей.
Что же касается изложенных выше расчетов, связанных с
составлением и решением дифференциальных уравнений движения деталей,
то они окажутся полезными в тех случаях, когда при проектировании
новых автоматических ориентирующих устройств потребуется
решение некоторых конкретных задач, например определение предельных
скоростей захватного органа и т. п.
Расчет транспортирующей части лотков
Расчет лотков к автоматическим ориентирующим устройствам
сводится, главным образом, к определению их размеров в поперечном
и продольном сечениях в зависимости от размеров деталей. Кроме
того, в некоторых случаях может понадобиться расчет параметров
лотков в зависимости от требуемой скорости движения деталей.
, I В технической литературе расчет лотков изложен весьма
основательно [30] и останавливаться подробно на всех вопросах расчета
лотков нет надобности, тем более, что большинство задач,
связанных с расчетом лотков, решается весьма просто методами
элементарной математики.
Основная задача, возникающая при проектировании лотков к
автоматическим ориентирующим устройствам,— это исключение
заклинивания или, иными словами, обеспечение надежной проходимости
деталей в лотке. Причинами заклинивания чаще всего может быть либо
слишком малая, либо, наоборот, слишком большая ширина лотков.
Если ширина лотка недостаточно большая, в частности, если
гарантированный зазор между деталью и лотком не больше возмож-
266

ных увеличений размера детали вследствие загрязнений или
искривлений ее, то детали периодически могут застревать в лотке.
С другой стороны, при слишком широком лотке деталь может
повернуться так, как показано на фиг. 138, и заклиниться, если только
угол у между диагональю С и линией, перпендикулярной к боковой
поверхности лотка, станет равным или меньшим угла трения q.
Следовательно, условием незаклинивания детали
в лотке будет
tgY>tgQ=f.
Но согласно фиг. 138 имеем
_^ 4 + / А + 1
COSY ~ -7Г- =
С
с Yd* + /2.
_ . Фиг. 138. К расчету
Отсюда, если выразить cosy через tgv и при- ширины лотка,
нять Q ~ Y» Для определения наибольшей
допускаемой величины зазора между деталью и лотком получаем
равенство
у i + /a
где / — наименьшая допускаемая длина детали в мм;
D — диаметр цилиндрической или ширина призматической
детали в мм.
Таким образом, ширина лотка В должна удовлетворять двум
требованиям одновременно: s
I + Anax > В > I + Лт1п. E.182)
Наименьший допускаемый зазор Ат1п должен выбираться в
зависимости от условий работы и точности деталей. Если детали чцстые
и точные и попадание пыли и других загрязнений в лоток исключено,
Amin может быть принято по ходовой посадке 3-го и 4-го классов. В
обратном случае минимальный зазор берется по 5 — 7-му классам точности.
Величина коэффициента трения обычно в 1,5—2 и более раз
превышает значение табличных данных и поэтому в каждом конкретном
случае ее рекомендуется определять экспериментально.
Угол наклона лотков р принимают обычно в 1,5—2 раза большим
угла трения. Так, например, для лотков-скатов в зависимости от
точности, качества поверхности и твердости деталей и лотка угол наклона
может колебаться от 5—7° до 10—15°. Для лотков-склизов угол
наклона р может соответственно находиться в пределах 25—60°.
Как особые случаи расчета лотков можно привести расчеты
синусоидальных и винтовых лотков-скатов, а также рельсовых и пазовых
лотков-склизов.
Лотки синусоидальные, или лотки-змейки (фиг. 139,а), служат
для транспортирования качением цилиндрических деталей в
вертикальном направлении. Основными параметрами этих лотков, которые
267

требуется определить в процессе проектирования, являются: ширина
лотка В, внутренний г и наружный R радиусы кривизны лотка и его
базовый размер Ь. Ширина лотка В выбирается в зависимости от
диаметра транспортируемой детали d и требуемого зазора Л. Величина
этого зазора является функцией точности и длины деталей. Чем детали
точнее и короче, тем меньше должен быть зазор Л.
Величина радиусов г и R выбирается с таким расчетом, чтобы
кривизна лотка была возможно наибольшей, потому что тогда перекосы
Фиг. 139. Параметры, определяющие форму лотков-скатов:
а— синусоидального (лотка-змейки); б— винтового.
деталей в лотке будут наименьшими. Исходя из этого радиус г
принимаем настолько малым, насколько допускают это условия износа.
Ориентировочно можно принимать
г«0,Ы. E.183)
Тогда наружный радиус
# = г + В = 0,Ш + В = 0,Ы + d + А = 1,Ы + А. E.184)
От величины базового размера Ь зависит величина минимального
угла наклона лотка pmin, а следовательно, и скорость прохождения и
напор деталей в лотке. Как видно из фиг. 139,а, минимальный угол
наклона лотка определяется из равенства
. R ъ _ ь ь_
Sin pmin — 2r+R — Qi2d + R — \,2d *
Отсюда, так как для небольших углов sin P ~ р, получаем
Ь«1,2^рт1п. E.185)
268

В частности, для pmin = 7° будем иметь
6«0,15d. E.185а)
Винтовые лотки-скаты применяются для транспортирования
качением деталей конических и цилиндрических ступенчатых, как,
например, болты с цилиндрическими головками и т. п. При проектировании
винтовых летков, как и для лотков-змеек, необходимо определить
ширину лотка /?, радиусы внутренней и наружной окружности лотка
г и R и, наконец, шаг винтовой линии его S.
Как видно из фиг. 139,6, для болта с цилиндрической головкой
центральный угол у, соответствующий одной детали, определяется из
равенства
1& 2 2/х '
Радиус внутренней окружности лотка г будет поэтому равен
'-¦W-тйг- EЛ86)
Ширина лотка В выразится равенством
В = k + h + А = U + R A - cos ± \ + А, E.187)
где А — зазор, определяемый аналогично и для других лотков-
скатов.
Радиус наружной окружности R определится как сумма двух
предшествующих параметров, а именно:
R^B + r-k + R^l-ty+A + r. E.188)
Наконец, шаг винтовой линии лотка S определим исходя из того,
что
2Rn tg Pmin ^ S > <7Dmax, E.189)
где Pmin — наименьшее допускаемое значение угла наклона лотка,
Апах — наибольший диаметр транспортируемой детали;
q — коэффициент больше единицы, учитывающий толщину
днища лотка.
Расчетные схемы рельсового и пазового лотков-склизов
показаны на фиг. 140. Как рельсовые, так и пазовые лотки применяются
для транспортирования стержневых деталей, снабженных головками.
В зависимости от наклона лотка Р и размеров транспортируемых
деталей угол б между направлением рельсового лотка и
поверхностью бурта детали может быть большим или меньшим. Если этот угол
настолько большой, что размер т больше высоты головки Л, детали
могут двигаться по лотку, перекрывая частично друг друга
(внахлестку).
Как видно из фиг. 140,я,
6=P-y,
269

где р — угол наклона лотка;
у — угол отклонения оси детали от вертикали, определяемый
из зависимости
1ё* Ь 2Ь
_ 1 d42 — D2h2
где Ъ = "?>2ff-4-rf2/ расстояние центра тяжести детали от бурта.
s
Фиг. 140. К расчету рельсового лотка-склиза (а) и основные способы
изменения расстояния опорных точек (б).
Если детали перемещаются по лотку внахлестку, то должно
удовлетворяться неравенство
р = (т + 4)sin6 = T (KD2 —S2-d)sin6 > A. E.190)
Если же детали должны двигаться, соприкасаясь друг с другом
цилиндрическими поверхностями головок, желательно, чтобы угол 6
был не больше нуля. Следовательно, в этом случае должно
удовлетворяться неравенство
или
*8Р<—%—
E.191)
270

Расстояние опорных точек рельсового лотка S в зависимости от
его конструкции может при этом варьировать от Smin =В « 1,1 df
ДО «Ътах« 0,8 D (фиг. 140,6).
При проектировании пазовых лотков (фиг. 141) основным условием
проходимости детали по лотку будет соблюдение неравенства
Q>2F,
где G — вес детали; p-i
F — сила трения между деталью
и лотком.
Фиг. 141. Силы, действующие на де- Фиг. 142. Схема расчета раз-
таль в пазовом лотке-склизе. меров криволинейного лотка.
Так как согласно фиг. 141
N=Gip±hL и F = Nf>
то после подстановки этих значений получаем
f<wh>- <5Л92>
Как видно из этого неравенства, детали в пазовом лотке будут
перемещаться тем легче, чем меньше коэффициент трения /, больше
диаметр головки D и меньше расстояние центра тяжести детали от
головки Ь.
При проектировании криволинейных лотков-склизов необходимо
учитывать радиус кривизны лотка и в соответствии с этим принимать
ширину лотка. Так, например, при проектировании трубчатого лотка,
предназначенного для транспортирования цилиндрических деталей
диаметром d и длиной /, диаметр лотка на криволинейном его участке
согласно фиг. 142 будет равен
DK = d + s + А
211

где А — зазор между деталью и лотком, выбираемый в зависимости
от точности, длины и степени загрязненности деталей по
5—9-му классам точности;
= *-]/**--?--
стрелка дуги;
R — радиус кривизны лотка.
Если по тем или иным причинам наклон лотка-склиза нельзя
сделать настолько большим, насколько этого требуют условия
свободной проходимости деталей, можно вместо лотка-склиза применить
лоток роликовый, фрикцион-
<А_ ный или вибрационный.
При проектировании
роликовых лотков основными
параметрами, требующими
определения, являются
диаметр ролика Dp, диаметр оси
ролика d, шаг роликов t и
угол наклона роликового лот-
Фиг. 143. Основные параме1ры роликового Р 1ФИ • '•
лоткаГ Чем больше диаметр
роликов Dp и меньше диаметр
их осей d, тем меньше сопротивление при движении деталей,
следовательно, тем меньше наклон лотка р. Но, с другой стороны,
диаметр роликов должен сочетаться соответствующим образом и с
длиной деталей /, потому что во избежание опрокидывания каждая
деталь при своем движении должна опираться всегда по крайней
мере на два ролика. Отсюда следует, что, так как шаг роликов не
может быть меньше их диаметра, а для поддерживания детали требуется
не менее двух шагов, диаметр ролика не должен превышать половины
длины детали.
Обычно наименьший допускаемый размер роликов принимается
равным
Dpmin«0,45/, E.193)
где / — длина детали.
Диаметр осей роликов рекомендуется при этом брать равным не
более 0,1 Dp.
Определив указанным способом основные параметры роликового
лотка, можно рассчитать дальше угол наклона лотка. Обычно угол
наклона роликового лотка не превышает 5—7°.
Фрикционные и инерционные лотки находят применение в тех
случаях, когда детали должны двигаться по лотку горизонтально или
вверх.
Наиболее надежными и удобными во многих отношениях являются
лотки инерционные (вибрационные). Эти лотки особенно удобны тем,
что в сочетании с вибрационными ориентирующими устройствами,
272

если соединить лоток с бункером гибкой лентой, они не требуют
отдельного вибратора.
Расчет инерционных лотков производится в основном по тем же
формулам, что и расчет вибрационных ориентирующих устройств.
Расчет накопителей автоматических ориентирующих устройств
Процесс автоматического ориентирования и выдачи деталей из
бункера ориентирующего устройства представляет собой случайный
процесс, в результате которого количество деталей, выдаваемых
бункером в единицу времени, колеблется вокруг некоторого среднего
значения в более или ме^тее широких пределах.
Так как каждая рабочая машина работает строго ритмично,
потребляя в единицу времени постоянное определенное количество
деталей, то между бункерным ориентирующим устройством и рабочей
машиной должен обязательно находиться орган, создающий некоторый
запас деталей и этим самым поглощающий колебания в их
поступлении из бункера. Емкость накопителя, выраженная количеством
вмещающихся в нем деталей, должна быть такова, чтобы в существующих
условиях работы накопитель никогда не опорожнялся до конца и этим
самым исключалась бы возможность появления холостых ходов
машины. Это особенно важно в тех случаях, когда холостой ход машины
может повлечь за собой поломку инструмента или брак продукции,
как, например, в некоторых сборочных автоматах.
В существующей технической литературе накопители часто
называются магазинами и идентифицируются с магазинами в магазинных
загрузочных устройствах. Такая идентификация происходит потому,
что накопители бункерных и магазинных питателей, имеющие чаще
всего вид лотков, конструктивно мало отличаются друг от друга.
Несмотря на большое конструктивное сходство, накопители
бункерных и магазинных загрузочных устройств все же отличаются друг
от друга размерами и методикой расчета этих размеров. Емкость
магазинов в магазинных загрузочных устройствах выбирается на основании
организационных соображений с учетом заданной или рассчитанной
продолжительности работы станка от загрузки к загрузке.
Наполнение магазинов производится чаще всего вручную, но может
происходить и автоматически от периодически работающих бункерных
ориентирующих устройств.
В отличие от магазинов, накопителями будем называть такие
емкости для ориентированных деталей, которые наполняются
автоматическим ориентирующим устройством непрерывно, на всем протяжении
работы станка. Емкость накопителей выбирается с таким расчетом,
чтобы они при минимальных своих размерах обеспечивали
бесперебойную работу и исключали холостые ходы рабочей машины. Расчет
накопителей в сравнении с расчетом магазинов представляет собой
значительно более сложную задачу, решение которой возможно только
с помощью теории случайных процессов. Исходными данными для
расчета накопителей служат, во-первых, производительность рабочей ма-
18 1760
273

i
(?3
ч 1
Jj.
Jl
Ji.
J*.
,E,
&?
Ql
С 31
шины, а во-вторых, средняя производительность и коэффициент
отдачи автоматического ориентирующего устройства.
Для решения указанной задачи будем рассматривать колебания
уровня деталей в накопителе как некоторый случайный процесс,
который будем считать известным, если будут известны вероятности
перехода уровня деталей из одного положения в другое как вниз, так и
вверх. Расчетная схема накопителя показана на фиг. 144. Емкость
накопителя выражена здесь
количеством а
вмещающихся в нем деталей.
Ввиду того что уровень
деталей в накопителе не
может подниматься выше
положения Ег и опускаться
ниже положения Еа>
можно рассматривать
колебания этого уровня как
типичный пример процесса,
который в теории
случайных процессов носит
название «случайного
блуждания с отражающими
экранами» и представляет
собой одну из
разновидностей цепей Маркова.
Таким образом, задача
сводится к тому, чтобы для заданных условий работы, а именно:
заданных значений производительности рабочей машины и
автоматического ориентирующего устройства, а также для известного
значения коэффициента отдачи найти, во-первых, значения постоянных
вероятностей перехода уровня деталей из одного положения в
другое и, во-вторых, значения вероятности того, что после
продолжительной работы станка, питаемого автоматическим
ориентирующим устройством, уровень деталей в накопителе примет то или
иное определенное положение, в частности опустится до нижнего
предела.
Для определения значений постоянных вероятностей перехода
уровня деталей в накопителе из одного положения в другое зададимся
некоторым отрезком времени Г, кратным, с одной стороны, времени
рабочего цикла станка tC9 а с другой — времени выдачи одной детали
из бункера U при максимальной производительности последнего.
Так как
tc~ Qc
Фиг. 144. Расчетная схема для определения
емкости накопителя.
274

то можно написать:
Г = Да = В*, = ^- = 4-, E.194)
^тах Чс
где Qc — производительность станка, выраженная количеством
деталей, потребляемых в минуту;
Qmax — наибольшая производительность БОУ в штуках в минуту;
А и В — наименьшие целые числа.
Обозначая соотношение средней производительности БОУ и
производительности станка отдельным символом и учитывая, что
Q = ztlk = Qmaxky
можно равенство E.194) привести к виду
В - Qc ~k.Qe - k ' ^1У5)
где П = -jy — кратность производительностеи;
k — коэффициент отдачи БОУ.
Так как k <^ 1, а во избежание быстрого опорожнения накопителя
должно быть 'всегда П > 1, то всегда, очевидно, будет также
А> Б.
Приведенные соотношения говорят о том, что за время Г, за
которое станок потребляет ровно В деталей, из бункера могут поступить
в накопитель 0, 1, 2, 3, ..., J3, ..., А деталей с вероятностями, равными
соответственно
Рл@), РлО), РдB),...,Рд(Д), ...,Рл(Л).
Вероятность того, что бункер будет выдавать ровно столько
деталей, сколько их потребляет станок, будет в силу биномиального
распределения равна
РА (В) = C%kB{\ — k)A~B = p. E.196)
Это и есть искомое значение постоянной вероятности того, что
уровень деталей в накопителе останется неизменным.
Соответственно для постоянной вероятности перехода уровня
деталей на один шаг (т. е. на одну деталь) вверх получим выражение
РА (В + 1) = C%+lkB+l A - k)A~B~l = a, E.197)
а для постоянной вероятности опускания уровня на один шаг вниз
получим аналогично
РА (В - 1) - С%-Хкв~1 A - k)A-B+l = Y- E.198)
Таким же путем можно получить вероятности перехода уровня
за несколько шагов, если только при заданных условиях они
существуют.
Процесс работы автоматического ориентирующего устройства
вместе с накопителем рассматриваем как последовательность испытаний
с возможными исходами Еъ Е2, Е3 ..., Еш причем а есть количество
деталей, вмещающихся в накопителе,
18 1760 2?5

р =
Каждый исход, а в нашем случае каждое из возможных положений
уровня деталей в накопителе рассматриваем как некоторое состояние
системы, которое после соответствующего количества испытаний может
перейти в любое иное состояние, возможное для данной системы.
Условную вероятность перехода системы из некоторого состояния Ej
в состояние Ek обозначим символом p-lk. Если же этот переход
осуществляется после п испытаний, то условную вероятность его обозначим
символом р%-
Все условные вероятности перехода можно представить матрицей
вероятностей перехода, которая для рассматриваемой нами системы,
т. е. для накопителя вместе с автоматическим ориентирующим
устройством, может быть записана в следующем виде:
рп = а + Р Pi2 = Y Pi3 = 0 Рн = 0 ... Pifl = 0
P21 — a P22 = P P23 = Y P24 = 0 ... p2a = 0
P31 = 0 p32 = а рзз = P Рз4 = Y ... Рза = 0
Pal = 0 ра2 = 0 ... ра, а-2 = 0 Ра, а-1 = « раа = Р + Y
E.199)
Первая строка матрицы показывает, что если система находится
в состоянии Еъ соответствующем заполненному накопителю, то
переход из этого состояния возможен только в состояние Е2 с
вероятностью Y- Существует также вероятность р, что состояние Ег
останется неизменным. Из этого состояния система могла бы, конечно, с
вероятностью а переместиться на один шаг вверх, но так как накопитель
уже полон, то вероятность а только добавляется к вероятности р, так что
в данном случае вероятность системы остаться в состоянии Ех будет
равна a + р.
Если предположить, что в каждом испытании система не может
переместиться более чем на один шаг в одну или другую сторону, то,
очевидно, вероятности перехода системы из состояния Ег в состояния
Е2, Е3, ..., Еа будут равны нулю. Следовательно, pi3 = 0, ри = 0,
..., р1а == 0.
Во второй, третьей и последующих строках матрицы записаны
значения вероятностей перехода при условии, что исходными являются
состояния Еъ Е3 и последующие. Если исходным будет состояние
Еа, то, как и для состояния Еъ получим рфа-\ = a> Paa == Р + Y- Все же
остальные вероятности перехода будут, как и в первом случае, равны
нулю.
чПри повторяющихся испытаниях постепенно возникают
возможности перехода системы из некоторого состояния Е\ в любое иное
состояние, которое может быть достигнуто после определенного
количества шагов. Эти возможности изображены на фиг. 145, на которой
показано, в каких состояниях и с какими вероятностями может
оказаться система после того или иного количества испытаний, если ис-
276

ходным будет состояние Я/. На фигуре стрелками обозначены
постоянные вероятности перехода а, Р, у, а в клетках указаны вероятности
перехода после 1-го, 2-го, ..., n-го испытаний.
Так как после каждого испытания 2р^> = 1, то с возрастанием
количества испытаний и при неограниченном количестве возможных
состояний вероятности pJjO постоянно уменьшаются, приближаясь
постепенно к нулю.
о\
* /
тана
8
I2
1
3
*
Ъ*
Pjj-З'
«а*
rf?
Соа
Pjj-2°
%^<
Я*'
Pjj-2-
•3a2fi
т
пояние
PJH*<*
Н<
Р]И=
2afi
<h^
№
систем
Г
>Ф<
V 5
>ф?
т
ы
ер
h<
V
^<
«и*
т
Ej*2
-
>
>f<
|ф|
^f3
>
M
Фиг. 145. Графическое изображение вероятностей
перехода системы из одного состояния в другие при
повторяющихся испытаниях.
Если цепь содержит, как и в нашем случае, только конечное число
а состояний, то для любых / и п, по крайней мере при одном k, мы
будем иметь
о(п) > 1
Поэтому в данном случае невозможно, чтобы все значения р<^
стремились к нулю.
Ввиду того что рассматриваемая нами система представляет
собой неприводную цепь с непериодическими, возвратными и
ненулевыми состояниями, то, учитывая эргодическое свойство такого рода
цепей, можем написать [8]:
Итр?} = ?/*><>; ??/«=1, E.200)
Л—>00
причем вероятности Uk удовлетворяют следующей системе линейных
уравнений:
tf* в ? tfiiPi**; *= It 2, 3, ..., а. E.201)
д
277

В развернутом виде эта система может быть записана так
Ui = UiPu + UiPvl + U3pn + Uipu + ... + Uapal
U2 = Uipu -f U2pw -f t/зрзг -f- Уфы + .. • + UaPaa
E.201a)
Ua = t/ipb, + Utfto -f U3p8a + Uipia + ... + Uapa
Подставляя значения для p/k из приведенной матрицы E.199),
получим конкретно
^-(a + PX/j + tf/,;
E.202)
Ua-\ = yUa-2 + Pf/a_, + aUa\
^a=Y^-l+(P+Y)t/a.
В качестве дополнительных зависимостей согласно E.200)
и! + иг + и3+ ... +Ua = l E.203)
a + P + Y = l- E.204)
Подставляя E.204) в последнее уравнение системы E.202),
получим
Ua=Ua-i
1 + P + Y- ииа'
E.205)
Дальнейшие подстановки в системе E.202) дают
?/*-. =t/a-2"J; i/a-2 =t/a-3"J , ... 5 t/2 = t/, -? .
Таким образом, можно написать
E. 206)
Из равенства 2Gfe = 1, которое после соответствующих
подстановок дает
u, + uli + u,(if+ul(if+ ... +f.(l)-'-i.
находим
f/l-
>ч+ИK+-+Ш
a—1 •
E.207)
Преобразовывая знаменатель выражения E.207), получаем
последовательно:
«+*[•+*+(*/+•¦•+(*Л-*
278

S-l
s =
1-Х
a
E.208)
Возвращаясь к искомым значениям вероятностей Uk, получим
S
1-Х
-аг
U.-Vt*-
1
1
а
1 —
аг
1
а
1-Х
п 2- | JLY0-1
\а!
Таким образом, вероятность опорожнения накопителя в процессе
продолжительной работы автоматического ориентирующего
устройства выразится формулой
E.209)
1-Х
u"r^f'd) ' E-210)
Для приведения этой формулы к окончательному виду выразим
дующн
k)A-B+l
отношение вероятностей перехода •%- следующим образом;
Подставляя соответствующие значения для биномиальных
коэффициентов и сокращая, получим
А\
у ^(В-1I(Л-Д+1I
a
.**-«. а-лL-*"
Л!
1 —/г\2
(В + 1)! (Л -5- 1I
= В.(В+1) /1 — /г\а
(Л-Я).(Л-Я + 1)' ^ А )
Учитывая затем, что -?-*= -т-, и нормируя дополнительно отрезок
времени Т так, чтобы на протяжении его исключить возможность
279

перемещения уровня деталей более чем на один шаг, т. е. принимая
дополнительное условие А — В = 1, получим после преобразований
окончательно
Подставляя формулу E.211) в формулу E.210) и преобразовывая,
получим для расчета накопителей формулу
Ы
ил
а=1 +
i_(_i_?/)j(L/iz±\a
4*'(*=*/]
E.212)
где а — количество деталей, вмещающихся в накопителе;
Uа — допускаемая вероятность опорожнения накопителя при
длительной работе станка;
k — коэффициент отдачи БОУ;
П = 7Г — кратность производительностей;
Q — средняя производительность БОУ;
Qc — производительность станка.
Значение вероятности Uay фигурирующее в формуле, можно
рассматривать как определенный риск опорожнения накопителя. Оно дол-
Wi
\\\\
\\
\
1
г"
[¦
\\
\
\
U
У
У
№
V
\
¦
^?
К
№
V
л
г-
^
л
|V ¦ь 1 ^
S,
V]
0
*2
1—
>
&
\jL<
^
&з@&
|\
¦^Pv
w
0,9
Oft
0.7
№
0.5
Щ
03
02
ш
1
t A
Ы
п
*\
\
'
-и
Ego/
ф
,
*
—п
0H,203Q4050J60.7 060,91,0 2 4 6 6 10 12 Щ 16 16 202224 26 2630323b
к а
Фиг. 146. Номограмма для расчета емкости накопителя к бункерному
автоматическому устройству.
жно быть принято столь малым, чтобы практически можно было не
опасаться полного опорожнения накопителя. При этом следует, однако,
одновременно иметь в виду, что чем меньше Uay тем большим должен
быть при всех прочих равных условиях размер накопителя. В
большинстве случаев можно считать, что практически вполне приемлемым
будет Uа = 0,0001,
280

Так как при весьма малых значениях вероятности 1)а можно при-
нять
то формулу E.212) можно несколько упростить и написать ее
окончательно в следующем виде:
lg ?
1 п ({—k\2
a 2k-[n-k) E.213)
Графическое изображение зависимостей, выраженных формулой
E.213), показано в виде номограммы на фиг. 146, позволяющей быстро
производить расчет накопителей. Так, например, при автоматическом
ориентирующем устройстве, коэффициент отдачи которого k = 0,54,
и при перекрытии производительностей Я = 1,2 накопитель должен
вмещать 14 деталей, если при этом принять 0а = 0,0001. Если же
допустить Uа = 0,001, то емкость накопителя может быть уменьшена
до 11 деталей. Такие же емкости накопителей потребуются при Я =
= 1,3, если k = 0,4, и при Я = 1,05, если k. = 0,7, и т. д.

Глава 6
ВОПРОСЫ НОРМАЛИЗАЦИИ И СТАНДАРТИЗАЦИИ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
ОТБОР АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ НОРМАЛИЗАЦИИ И СТАНДАРТИЗАЦИИ
И ИХ НОРМАЛИЗАЦИОННАЯ ЗРЕЛОСТЬ
Проектируя автоматическое ориентирующее устройство,
конструктор сначала должен решить вопрос о том, какой из существующих
типов БОУ выбрать для заданной детали. Так как количество
известных в настоящее время разновидностей БОУ весьма велико и каждая
из этих разновидностей может быть использована для более или менее
широкого ассортимента деталей, вопрос о выборе наиболее
рационального типа БОУ связан всегда с известными затруднениями. Поэтому,
решая этот вопрос, необходимо учитывать по возможности все
факторы, от которых выбор БОУ может зависеть. Такими факторами
являются: пригодность рассматриваемого типа БОУ для
автоматического ориентирования заданной детали, соответствие его рабочей
машине, производительность, надежность в работе, простота
конструкции и эксплуатации, универсальность, экономичность.
Кроме того, в некоторых случаях могут оказаться решающими
и такие факторы, как, например, особые условия производства, в
частности работа во взрывоопасной среде, наличие определенных типов
БОУ на складе, опыт эксплуатации и т. п.
Чем больше количество и значимость требований, которым
удовлетворяет рассматриваемое БОУ, тем больше соответствие
рассматриваемого типа БОУ заданной детали.
В большинстве случаев конструктор может остановить свой
выбор на вибрационных ориентирующих устройствах с
электромагнитным или пневматическим приводом. Эти устройства пригодны
практически для всех типов деталей; они достаточно производительны,
надежны в работе, просты в эксплуатации, сравнительно легко
переналаживаемые на различные по форме и размерам детали и, наконец,
достаточно экономичны. Однако в тех или иных специфических
условиях другие типы БОУ могут иногда оказаться более подходящими
как по их соответствию ориентируемым деталям, так и по их
производительности, простоте конструкции и другим показателям. Так,
например, для деталей формы гильз крючковые БОУ могут смело
конкурировать с вибрационными, потому что при правильном исполнении
они не менее чем вибрационные производительны, просты и надежны
282

в работе. Кроме того, привод их может быть осуществлен легко от вала
или шпинделя рабочей машины.
При загрузке деталей, имеющих форму длинных стержней,
размеры которых превышают 200 лш, применение вибрационного БОУ
будет также менее целесообразным, чем, например, шиберного
ориентирующего устройства, особенно если оно оснащено пневматическим
приводом.
В некоторых рабочих машинах, в которых требуется высокая
производительность (превышающая 20—30 м/мин), что в зависимости от
размеров ориентируемых деталей соответствует количеству 1000—
1500 деталей в минуту, вибрационные БОУ могут оказаться
недостаточно производительными, в то время как, например, карманчиковые
БОУ при соответствующем * х выполнении могут обеспечить
указанную производительность сравнительно легко (см. фиг. 4).
Наконец, вибрационные БОУ могут уступать некоторым типам
ориентирующих устройств по простоте конструкции и экономичности.
Так, например, при автоматическом ориентировании деталей типа
втулок для питания штампа-автомата бункер-воронка (см. фиг. 16) будет
значительно более простым и не менее надежным в эксплуатации
механизмом, чем соответствующее вибрационное БОУ.
Таким образом, на основании вышеизложенного можно прийти к
выводу, что из большого количества известных в настоящее время
разновидностей БОУ для последующей нормализации и
стандартизации следует в первую очередь выделить вибрационные
ориентирующие устройства с электромагнитным и пневматическим приводом.
Дальше для этой же цели можно было бы отобрать карманчиковые
дисковые и кольцевые БОУ, крючковые БОУ со свободным отводом
избыточных деталей, шиберные и секторные БОУ и, наконец,
простейшие бункера-воронки. Дальнейший опыт должен показать,
следует ли к перечисленным типам БОУ добавить некоторые другие
или же, наоборот, количество типов целесообразно еще больше
сократить.
Приступая к работам по нормализации и стандартизации любых
предметов производства, необходимо в первую очередь убедиться в их
нормализационной зрелости. Обычно считается, что предмет
производства является нормализационно зрелым, если он:
1) имеет определенный пройденный путь конструктивного,
технологического и эксплуатационного развития;
2) имеет достаточно установившиеся качественные показатели;
3) имеет достаточно широкое распространение;
4) обеспечивает в результате нормализации соответствующий
технико-экономический эффект;
5) имеет перспективы дальнейшего своего развития [26].
Для автоматических ориентирующих устройств имеются все
перечисленные выше предпосылки и поэтому вопрос об их нормализации
% и стандартизации можно считать давно назревшим. В настоящее время
этот вопрос приобретает особую актуальность и важность еще и
потому, что, как отмечалось уже выше, автоматические ориентирующие
283

устройства необходимы для осуществления комплексной
автоматизации многих технологических процессов в машиностроении,
приборостроении и других областях промышленности.
ТИПЫ, ПАРАМЕТРЫ И РЯДЫ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Наиболее универсальными и наиболее совершенными во многих
отношениях являются вибрационные ориентирующие устройства.
Поэтому нормализация и стандартизация этого типа ориентирующих
устройств с электромагнитным и пневматическим приводом должна
производиться в первую очередь. Во вторую очередь следовало бы
производить нормализацию и стандартизацию главнейших типов
ориентирующих устройств, захватные органы которых приводятся во
вращательное и возвратно-поступательное движение. Наконец, может
производиться нормализация и стандартизация некоторых типов
бункеров-воронок.
К нормализации автоматических ориентирующих устройствдак же
как и к нормализации других сложных объектов производства, можно
идти двумя путями. Первый путь ведет через нормализацию
отдельных деталей и узлов к нормализации целых объектов, второй,
наоборот, начиная с нормализации целых объектов, ведет к нормализации
отдельных агрегатов, узлов и деталей. В настоящее время более часто
производятся нормализации по второму пути, называемому
соответственно «нормализацией от целого к частному». Этот путь
нормализации для сложных объектов производства наиболее рационален, потому
что установление нормали на изделие создает весьма благоприятные
условия для последующей нормализации деталей и узлов.
Избрав тот или иной путь, необходимо наметить план
нормализации с указанием перечня ее отдельных стадий (этапов) и содержания
работ в каждой стадии. Так, например, для автоматических
ориентирующих устройств, по аналогии с другими объектами производства,
если идти по пути от общего к частному, можно наметить три основные,
названные ниже, стадии нормализации и стандартизации. 1.
Типизация, выбор параметров и построение различных рядов
автоматических ориентирующих устройств, намечаемых для организованного
выпуска. 2. Нормализация технических условий на автоматические
ориентирующие устройства. 3. Типизация и унификация основных
деталей и узлов автоматических ориентирующих устройств.
При разработке нормалей и стандартов как на первом, так и на
последующих этапах стандартизации находят широкое применение,
следующие основные методы нормализации и стандартизации:
типизация; унификация; агрегатирование; взаимозаменяемость.
Осуществляя стандартизацию по принципу «от общего к
частному», мы должны на первом этапе нормализации подобрать
соответствующий параметр (или ряд параметров) и по этому параметру
построить нормальный ряд размеров данного типа.
В качестве такого параметра будет наиболее естественно избрать
параметр, связанный непосредственно с основным классификационным
284

признаком. Так как классификация автоматических ориентирующих
устройств проводится по различным их органам, а в первую очередь
по захватным органам, то наиболее целесообразным будет в качестве
параметра для построения нормального ряда размеров БОУ принять
размер захватного органа, который обусловливает размеры всех
других органов и поэтому может быть назван основным размером
каждого БОУ. Непосредственную связь с размером захватного органа имеет
размер бункера, который, как правило, совпадает с основным
размером БОУ. Поэтому размер бункера, а именно: его диаметр (для БОУ
с вращающимися захватными органами и вибрационных) или его длина
(для БОУ, захватные органы которых совершают
возвратно-поступательное движение) может служить параметром для определения
нормального ряда наравне с размером захватного органа.
Избрав параметр, необходимо дальше определить количество и
величины всех членов ряда. Для решения этой задачи следует
учитывать не только опыт изготовления и эксплуатации автоматических
ориентирующих устройств в настоящее время, но также и перспективы
их развития в будущем.
Отражением опыта в этой области могут служить серии
вибрационных ориентирующих устройств, выпускаемых в настоящее время или
намечаемых для выпуска как у нас, так и за границей.
Сопоставляя данные о размерах, выпускаемых БОУ, и учитывая
опыт Львовского политехнического института, который уже ряд лет
проектирует и изготовляет вибрационные ориентирующие устройства
для машиностроительной и приборостроительной промышленности,
можно прийти к заключению, что в качестве нормального ряда
вибрационных ориентирующих устройств будет целесообразным принять
соответствующий ряд предпочтительных чисел, например ряд R5
(знаменатель ряда ср = 1,58) или ряд R10 (знаменатель ряда ср =
= 1,26). В качестве первого члена ряда можно принять число 100
или 80, потому что, как показывает опыт, даже для самых мелких
деталей (например, алмазы, камни и различные детали ручных часов
и т. п.) принимать диаметр чаши бункера меньшим 100 мм нет смысла.
Что же касается последнего члена ряда, то, судя по всем данным,
этим членом могло бы являться число 1000 или 1250, потому что
изготовление вибрационных ориентирующих устройств больших
размеров связано всегда с затруднениями.
Таким образом, размерный ряд вибрационных ориентирующих
устройств мог бы выглядеть примерно так, как показано в табл. 9.
Для сокращения количества типоразмеров можно было бы
использовать оба ряда, принимая ряд R5 (четные члены ряда) как размеры,
рекомендуемые в первую очередь, а ряд R10 как размеры,
рекомендуемые во вторую очередь.
Указанные ряды размеров могут быть использованы для
вибрационных ориентирующих устройств с электромагнитным и
пневматическим приводами.
Для других типов автоматических ориентирующих устройств
могут быть положены в основу те же ряды, что и для вибрационных
1760
285

БОУ, с той лишь разницей, что первый и последний члены ряда будут
подобраны с учетом особенностей работы этих типов БОУ. Так как ав-
Таблица 9.
Размерные ряды в БОУ
Тип
ВБ— 1
ВБ— 2
ВБ— 3
ВБ— 4
ВБ— 5
ВБ— 6
ВБ— 7
ВБ— 8
ВБ— 9
ВБ—10
ВБ—И
ВБ—12
ВБ-13
Размер чаши
Вариант I
(ряд R5)
100
160
250
400
630
1000
бункера в мм
Вариант II
(ряд R10)
80
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
томатические ориентирующие
устройства с захватными органами,
приводимыми во вращательное и
возвратно-поступательное
движение, пригодны только для средних,
т. е. не слишком мелких и не
слишком крупных, деталей, то для
них крайними членами размерных
рядов можно было бы принять
числа 160 и 630, но не меньше 125 и не
больше 800.
Кроме размеров захватного
органа или размеров бункера, можно
было бы использовать в качестве
параметров для построения
размерных рядов БОУ и другие
величины, например размеры
ориентируемых деталей, вес колеблющихся
масс бункера, мощность привода,
вес всего вибрационного ориентирующего устройства, его высоту,
высоту чаши бункера и т. п. Однако, так как указанные величины
только до некоторой степени пропорциональны размерам чаши
бункера, то связывать их в одну систему и этим самым ограничивать
свободу конструктора вряд ли целесообразно, тем более, что связи между
размерами чаши бункера и другими параметрами подчиняются
определенным закономерностям. Так, например, для обеспечения
свободного перемещения деталей в бункере размер последнего должен быть
не меньше 6—10-кратной длины ориентируемых деталей. Но при
определенном размере чаши бункера и при определенных размерах
ориентируемых деталей может потребоваться различная мощность привода,
потому что загружаемые детали могут быть различной плотности
(например, тонкостенные втулки и сплошные валики), а мощность
вибратора, как известно, зависит от веса колеблющихся масс, частоты
колебаний и коэффициента динамичности. Поэтому может быть
целесообразным в некоторых случаях комбинировать тот или иной размер
чаши бункера с вибраторами различной мощности. То же самое можно
сказать об общем весе и других параметрах В БОУ»
ТИПИЗАЦИЯ И УНИФИКАЦИЯ ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ
АВТОМАТИЧЕСКИХ ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Основными узлами автоматических ориентирующих устройств.
являются, кроме захватного органа, привод, лоток и устройства для
вторичного дискретного ориентирования вне бункера. Применяя метод
агрегатирования, можно было бы оформить эти узлы в виде отдельных
агрегатов, каждый из которых мог бы быть использован для несколь-
286-

ких типов и размеров автоматических ориентирующих устройств, а
иногда и для других целей. Так, например, электромагнитные вибраторы
могли бы найти применение не только для вибрационных БОУ, но и
для некоторых других механизмов и приборов вибрационного
действия.
Для выделенных отдельно узлов в виде самостоятельных агрегатов
следовало бы затем наметить главные их типы. Так, например, для
привода следовало бы различать в первую очередь: вибраторы
электромагнитные с Ш-образным сердечником и броневые с выпрямителями
и без выпрямителей; вибраторы пневматические; асинхронные
электродвигатели и передаточные механизмы (для невибрационных БОУ).
Из лотков следовало бы в первую очередь выделить: обычные
гравитационные; инерционные; фрикционные; механические с
принудительной подачей деталей.
Наконец, из устройств вторичного дискретного ориентирования
следовало бы назвать в первую очередь: устройства дискретного
ориентирования механического действия; устройства дискретного
ориентирования электрического действия.
Для каждого выделенного агрегата следует наметить дальше
соответствующие параметры и ряды размеров. Так, например, для
механизмов привода параметрами могли бы являться мощности и
габаритные размеры. Избрав в качестве основного параметра мощность
привода, можно бы для каждого размера чаши бункера найти
потребную мощность. Подсчитав требуемые значения мощности, можно прийти
к заключению, что ряд мощностей электромагнитных вибраторов
будет представлять собой ряд предпочтительных чисел R 5D 1000),
в котором первый член ряда равен 4 em, а последний 1000 вт. Таким
образом, весь ряд мощностей электромагнитных вибраторов состоял
бы из следующих тринадцати членов: 4—6,3—10—16—25—40—63—
100—160—250—400—630—1000 вт.
Аналогично могут быть установлены ряды.мощностей других
приводов, а также приняты параметры и установлены размерные ряды
других агрегатных узлов и их деталей.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
НА АВТОМАТИЧЕСКИЕ ОРИЕНТИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Технические условия на автоматические ориентирующие устройства
гак же, как и на другие предметы производства, имеют целью
обеспечение стабильного их качества. Так как качество любого предмета
производства определяется качеством его конструкции и качеством
его изготовления и проверяется в процессе его эксплуатации, то
технические условия представляют собой совокупность требований,
которые должны быть выполнены уже при проектировании и
изготовлении предметов.
Качество автоматических ориентирующих устройств можно
считать удовлетворительным, если при хорошем внешнем виде и преду-,
287,

смотренной техническим паспортом производительности они в
процессе эксплуатации обнаружат надежность в работе, простоту
обслуживания и долговечность всех деталей и узлов. Эти общие требования
могут быть более дифференцированы и конкретизированы для
отдельных БОУ. Так, например, в качестве основных технических
условий для вибрационных ориентирующих устройств можно назвать
перечисленные ниже требования:
1) средняя скорость движения деталей по лотку ВБОУ должна
соответствовать паспортным данным (не менее 10—15 м/мин)\
2) предельное значение средней скорости движения деталей по
лотку, предусмотренное паспортом, должно достигаться при
отсутствии хаотического движения деталей и дребезжания якоря;
3) в предусмотренных паспортом пределах регулирование средней
скорости движения деталей по лотку должно осуществляться плавно
и легко с помощью соответствующей ручки;
4) скорость движения деталей по лотку должна быть одинаковой
на всех участках окружности бункера, если специальной
конструкцией его не предусмотрено ускорение движения деталей по мере их
приближения к выходу;
5) в процессе работы чаша бункера должна опорожняться до
последней детали;
6) ориентируемые детали не должны в бункере заклиниваться
и подвергаться повреждениям;
7) ориентирующее устройство должно обеспечивать надежное
ориентирование деталей, исключая попадание в накопитель деталей,
неправильно ориентированных;
8) амплитуда паразитных колебаний, передаваемых на фундамент
(или корпус рабочей машины), не должна превышать величины,
предусмотренной паспортом;
9) вибрационное ориентирующее устройство должно легко и
быстро переналаживаться на другие детали путем замены чаши бункера;
10) крепление системы пружин должно быть таким, чтобы
произвольное расстраивание ее было исключено, но в то же время замена
лопнувших пружин осуществлялась без затруднений;
11) долговечность системы пружин при наибольшей допускаемой
амплитуде колебаний лотка должна быть достаточно большой (не
менее 1000 ч);
12) потребление мощности вибрационным ориентирующим
устройством для предусмотренного паспортом максимального веса загружа:
емых в бункер деталей не должно превышать определенной величины,
указанной в паспорте;
13) вся система пружин вместе с вибратором должна быть
защищена кожухом от механических повреждений и загрязнений;
14) шум, создаваемый вибрационным ориентирующим устройством
в процессе работы, не должен превышать определенной величины,
допускаемой для данных производственных помещений.
В технических условиях должны быть отражены требования,
соответствующие характеру привода, применяющегося для данного
288

ВБОУ. Так, например, для электромагнитных вибраторов эти
условия будут аналогичны, как и для электрических машин подобного
действия. Для ВБОУ с пневматическим приводом образцом будут
служить соответствующие пневматические машины, для которых
технические условия уже разработаны.
Для других типов автоматических ориентирующих устройств
технические условия будут отражать особенности их конструкции и
соответствовать характеру их работы. Во всех случаях разработка
технических условий должна производиться с учетом опыта
предприятий и учреждений, занимающихся проектированием, изготовлением
и эксплуатацией автоматических ориентирующих устройств.
ТЕРМИНОЛОГИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ
ОРИЕНТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Важной и неотъемлемой частью работ по нормализации и
стандартизации являются номенклатура и классификация стандартизуемых
объектов. Под номенклатурой подразумевается обычно система
наименований или совокупность терминов, используемых в какой-либо
отрасли науки или техники. Классификацией называется
соответственно систематическое разделение серий родственных явлений на
классы или группы. Весьма часто понятия треминология и
классификация дополняют друг друга, потому что, если классификация
позволяет разобраться во всей совокупности понятий, то
терминология позволяет различать четко одни понятия от других.
В настоящее время терминология по автоматическим
ориентирующим устройствам еще окончательно не установлена. Многие
термины были введены еще в первых трудах по автоматическим
ориентирующим устройствам. Большинство их было выбрано в основном
удачно и сейчас эти термины являются уже общепринятыми. Кроме того,
в последние годы в связи с дальнейшим развитием автоматических
ориентирующих устройств возник ряд новых терминов, многие из
которых получили уже довольно широкое распространение. Но так
как исследования в области автоматического питания рабочих машин
штучными заготовками проводились и проводятся в СССР различными
научными институтами, а вопросам упорядочения терминологии
уделялось недостаточное внимание, то это неизбежно привело к тому, что
одни и те же понятия получали в различных местах различные названия.
Упорядочение терминологии по автоматическим ориентирующим
устройствам является важной и неотъемлемой частью всего комплекса
работ по их нормализации и стандартизации. Основная цель этой
работы заключается в определении содержания терминов. При
разработке теоретических основ автоматических ориентирующих устройств
точные формулировки понятий необходимы и поэтому этим
формулировкам приходится, естественно, уделять большое внимание.
Определения основных терминов как общепринятых, так и нововведенных
приведены в табл. 10.
Аналогичным способом должны быть определены и все остальные
термины по автоматическим ориентирующим устройствам.

Таблица 10
Автоматическое ориентирование (терминология)
Термин
Определение термина

Нерекомендуемые термины
Общие понятия
Автоматическое

ориентирование деталей
Первичное
ориентирование
деталей
Вторичное
ориентирование
деталей
Пассивное
ориентирование
деталей
Активное
ориентирование
деталей
Непрерывное

ориентирование деталей
Дискретное
ориентирование
деталей
Процесс, в течение которого детали без
содействия человеческих рук приводятся из
хаотического состояния в точно определенное и
устойчивое положение относительно некоторых
поверхностей, лишаясь при этом четырех, пяти или
шести степеней свободы
Часть процесса автоматического ориентирования, в
течение которой Детали переводятся из
хаотического состояния в любое первое определенное и
устойчивое положение на ориентирующих
поверхностях
Часть процесса автоматического ориентирования, в
течение которой детали отсеиваются или
переводятся из первого определенного устойчивого
положения в другие определенные устойчивые
положения до тех пор, пока все они не будут
приведены в какое-либо одно заданное определенное
положение
Способ автоматического ориентирования,
заключающийся в удалении (отсеивании) неправильно
расположенных деталей из их общего потока
Способ автоматического ориентирования,
заключающийся в переводе неправильно расположенных
деталей из одного определенного устойчивого
положения в другое
Способ автоматического ориентирования,
заключающийся в том, что контроль правильности
положений деталей производится на деталях,
непрерывно движущихся, т. е. лишенных не более пяти
степеней свободы
Способ автоматического ориентирования,
заключающийся в том, что контроль правильности
положений деталей производится на деталях
неподвижных, т. е. лишенных шести степеней свободы
'
290

Продолжение таблицы' 10
Термин
Захватывание
деталей
Селективность
захватывания
Транспортирова- \
ние деталей в

автоматических
ориентирующих
устройствах
Определение термина
Разрознение скученных деталей и извлечение их из
навала по одной штуке или порциями
Способность захватного органа извлекать из навала
детали в одном положении или в ограниченном
количестве положений
Перемещение деталей в процессе автоматического
ориентирования от одной ориентирующей позиции
к другой и от последней ориентирующей позиции
к накопителю

Нерекомендуемые термины
Автоматические ориентирующие устройства и их детали
Автоматическое

ориентирующее
устройство
Бункер
Захватный
орган
Ворошитель
Контрольный
орган
автоматического
ориентирования
Исполнительный
орган
автоматического
ориентирования
Комплекс целевых органов, предназначенных для
осуществления процесса автоматического
ориентирования деталей и их укладки в
ориентированном виде в накопитель
Орган автоматических ориентирующих устройств,
предназначенный для вмещения деталей,
насыпанных навалом
Орган, осуществляющий разрознение деталей и их
извлечение из навала по одной штуке или
порциями
Орган, обеспечивающий перемешивание деталей в
бункере
Орган, осуществляющий контроль правильности по-
1 ложений деталей в процессе их автоматического
ориентирования
Орган, обеспечивающий отсев или изменение
положений деталей в процессе их автоматического
ориентирования
Бункер.

Автоматическое

загрузочное
устройство
Механизм
захвата и

ориентации
19*
291

Продолжение таблицы 10
Термин
Регулирующий
орган

Предохраняющий орган
Лоток
Накопитель
Привод
Ориентирующий
орган
Ориентирующая
позиция
Элемент
захватного органа
Одноэлементный
или
одноместный захватный
орган

Многоэлементный или
многоместный
захватный орган
Определение термина
Орган, осуществляющий отвод избыточных деталей
или остановку захватного органа при заполнении
лотка
Орган, предохраняющий захватный орган от
перегрузки и повреждений
Орган, осуществляющий прием и транспортирование
захваченных деталей
Орган, аккумулирующий ориентированные детали
Орган, приводящий в движение захватный и другие
органы автоматических ориентирующих устройств
Орган, осуществляющий приведение деталей от
хаотического состояния в какое-либо одно заданное
определенное устойчивое положение
Часть ориентирующего органа, осуществляющая
один этап автоматического ориентирования
деталей
Часть захватного органа, вмещающая одну деталь
Захватный орган, вмещающий и за один рабочий
цикл извлекающий из навала не более одной
детали
Захватный орган, вмещающий и за один рабочий
цикл извлекающий из навала более одной детали
Нерекоменду-'
емые термины
Магазин
Позиция
Однопозициг
онный
захватный
орган

Многопозиционный
захватньш
орган

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На протяжении последних десяти лет в развитии автоматических
ориентирующих устройств замечается резкий скачок. Этот скачок,
связан с появлением вибрационных ориентирующих устройств,
которые в паре с соответствующими механизмами вторичного
ориентирования позволили значительно расширить типаж ориентируемых
деталей как по форме, так и по их размерам. Как видно из приведенных,
примеров ориентирования деталей различных классификационных
групп (см. фиг. 86), в настоящее время можно без особых
затруднений осуществлять автоматическое ориентирование деталей не только*
симметричных и гладких, но также асимметричных и деталей с
повышенной сцепляемостью.
Дальнейшее развитие автоматических ориентирующих устройств,
будет предположительно идти в трех главных направлениях. Первое
направление будет заключаться, по-видимому, в дальнейшем
совершенствовании способов и механизмов непрерывного ориентирования
деталей в вибрационных ориентирующих устройствах и в дальнейшем
совершенствовании этих устройств. Второе направление будет
соответственно заключаться в дальнейшем совершенствовании способов
и механизмов дискретного ориентирования, необходимых для
осуществления автоматического ориентирования некоторых деталей со
многими трудноразличимыми положениями. Значительную, если не
подавляющую, часть среди этих механизмов будут, по всей
вероятности, составлять механизмы электрического действия. Наконец,
третье главное направление развития автоматических ориентирующих
устройств будет заключаться в дальнейшем повышении их надежности
и расширении типажа ориентируемых деталей с охватом деталей с
большими значениями соотношений размеров и с высокой сцепляемостью.
Наряду с развитием конструкции автоматических ориентирующих
устройств и способов вторичного ориентирования будет происходить,
очевидно, и совершенствование технологии их изготовления, а
главным образом, совершенствование технологии изготовления лотков
переменных профилей. Параллельно будут проводиться работы по
нормализации и стандартизации БОУ.
Таким образом, можно полагать, что уже в недалеком будущем
найдут свое практическое решение все ныне еще не окончательно
решенные вопросы в области автоматического питания рабочих машин,
штучными заготовками, а следовательно, будут созданы предпосылки»
для быстрейшего осуществления комплексной автоматизации
технологических процессов в машиностроении и приборостроении.

ЛИТЕРАТУРА
1. Бернштейн С. Я. Теория вероятностей. ОГИЗ, Гостехиздат, 1946.
2. Вентцель Е, С. Теория вероятностей. Физматгиз, 1958.
3. Гнеденко Б, В. и Хиннич А. Я* Элементарное введение в теорию вероятностей.
Гостехиздат, 1957.
4. Гнеденко Б. В. Курс теории вероятностей. Гостехиздат, 1954.
5. Гончаров В, Л. Теория вероятностей. Оборонгиз, 1939.
6. Марков А, А. Исчисление вероятностей. Госиздат, 1924.
7. Романовский В. Я. Дискретные цепи Маркова. Гостехиздат, 1949.
8. Феллер В.