Кинематический анализ механизма распределения листьев устройства для укладки листьев табака в контейнер

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кинематический анализ механизма распределения листьев устройства для укладки листьев табака в контейнер

Аналитическим методом проведен кинематический анализ механизма распределения листьев устройства для укладки листьев табака в контейнер. Эти исследования позволят теоретически определить оптимальные геометрические параметры этого механизма

KINEMATIC ANALYSIS OF THE LEAVES DISTRIBUTION MECHANISM OF THE DEVICE FOR PLACING TOBACCO LEAVES INTO CONTAINER

Букаткин Р.Н., Виневский Е.И., Варламов Б.С., Швецов А.А.

The article considers a kinematic analysis of the leaves distribution mechanism in the device for placing the tobacco leaves into container using analytic method. These researches allow defining optimal geometric parameters of this device theoretically

Ключевые слова: МЕХАНИЗМ, КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, ЗАКОНОМЕРНОСТЬ, ЛИСТЬЯ ТАБАКА

Keywords: MECHANISM, KINEMATIC ANALYSIS, REGULARITY, TOBACCO LEAVES

Во ВНИИ табака, махорки и табачных изделий разработана технологическая линия подготовки листьев табака к сушке. Для усовершенствования этой линии внедрено устройство для укладки листьев табака в контейнер (рисунок 1) и сконструирован его экспериментальный образец [1, 2].

Рисунок 1 - Устройство для укладки листьев табака в контейнер (укладчик): 1 - рама; 2, 3 - транспортеры; 4 - кривошипно-шатунный привод; 5 - редуктор; 6, 7 - электродвигатели; 8 - загрузочная шахта (или прорезатель); 9 - рольганг для выкатывания контейнера

В процессе работы табачные листья подаются между транспортерами 2 и 3 укладчика, которые совершают колебательное движение посредством кривошипно-шатунного привода 4, в целом составляя механизм распределения листьев. Дальнейшее перемещение листьев и последующая равномерность распределения их в контейнере обеспечиваются синхронным движением лент транспортеров 2 и 3.

Первичные экспериментальные исследования выявили необходимость в изменении геометрической конфигурации механизма распределения листьев, что является трудоемким и затратным процессом. Для уточнения геометрии этого механизма необходим его теоретический анализ.

Поэтому целью наших исследований является кинематический анализ механизма распределения листьев укладчика, который позволит проводить теоретические изыскания по оптимизации геометрической конфигурации этого механизма.

Кинематический анализ включает в себя определение не только скоростей и ускорений точек и звеньев механизма, но и их перемещений.

Для достижения поставленной цели, кинематический анализ необходимо проводить аналитически. Такой метод является математически сложным, но он дает возможность по выведенным закономерностям определять значения необходимых параметров при любом изменении геометрии и положения механизма.

Механизм распределения листьев обладает одной степенью подвижности, а, следовательно, закон движения задается одному звену, - кривошипу 1 длиной (рисунок 2), - углом поворота , линейной и угловой скоростями [4].

Рисунок 2 - Кинематическая схема механизма распределения листьев

Скорости механизма распределения листьев определяются по известным формулам и соотношениям [3]:

; ; ;

; ; ; .

Ускорения механизма распределения листьев определяются векторными уравнениями (таблица 1), составляемыми при рассмотрении звеньев 2, 3 и 4, 5 механизма [3, 4].

Таблица 1 - Ускорения механизма распределения листьев

Все скорости и ускорения зависят от значений углов , , , , которые изменяются во время движения механизма распределения листьев. Определим зависимость этих углов от изменения положения кривошипа 1.

Для определения значений углов и рассмотрим взаимное положение звеньев 2 и 3 относительно ведущего звена (кривошипа 1).

Из прямоугольного треугольника получим:

; .(1)

Если , то значение угла положительное, если , то значение угла отрицательное.

Из треугольника по теореме косинусов определим , , :

(2)

Значение искомых углов и определится выражениями:

; .(3)

Для определения значений углов и рассмотрим взаимное положение звеньев 4 и 5 относительно звена 3.

Рассмотрим четырехугольник , как два треугольника и . Применяя теорему косинусов, получим:

где ;

.(4)

Рассмотрим четырехугольник , как два треугольника и . Применяя теорему косинусов, получим:

.(5)

В четырехугольнике сумма углов составляет :

,

Или

, где .

Тогда уравнение (5) примет вид:

.(6)

В уравнении (6) , тогда после математических преобразований получим:

(7)

Для упрощения уравнения (7), введем обозначения:

; ; .

Тогда уравнение (7) примет вид:

.(8)

В уравнении (8) произведем замену , возведем обе части уравнения в квадрат и преобразуем его:

.(9)

Решением полученного квадратного уравнения (9) будет равенство:

.(10)

В уравнении (10) знак «» перед корнем берется при , а знак «» при . Для удовлетворения этих условий, рассмотрим положение когда (рисунок 2), при этом . Рассмотрим прямоугольный треугольник , из которого получим:

; .(11)

Из треугольника по теореме косинусов получим:

.(12)

.(13)

Таким образом, при в уравнении (10) берется знак «», а при - знак «».

Значение искомых углов и определится выражениями:

; .(14)

Полученные формулы (3) и (14) определяют зависимость углов , , , от угла поворота кривошипа 1.

Проведенное исследование позволяет определить необходимую геометрическую конфигурацию рассматриваемого механизма и унифицировать укладчик под различные типоразмеры контейнеров.

Рассмотренный кинематический анализ механизма распределения листьев так же позволяет провести его динамическое исследование, на основании которого определяются оптимальные конструктивные параметры укладчика.

Список литературы

кинематический динамический механизм устройство конструктивный

1. Пат. 2608149 Российская Федерация, МПК А24B1/06. Линия загрузки листьев табака в контейнер / Виневский Е. И., Ульянченко Е. Е., Саломатин В. А., Поярков И. Б., Трубилин Е. И., Виневская Н. Н., Пестова Л. П., Огняник А. В. ; заявитель и патентообладатель ФГБНУ ВНИИТИ. - № 2015149539 ; заявл. 18.11.15 ; опубл. 16.01.17, Бюл. № 2.

2 Ульянченко, Е. Е., Букаткин, Р. Н. Теоретическое обоснование кинематических параметров устройства для укладки листьев табака в накопители [Электронный ресурс] / Е. Е. Ульянченко, Р. Н. Букаткин // Научное обеспечение инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции: сб. матер. III Всерос. научн.-практ. конф. молодых ученых и аспирантов (04-25 апреля 2016 г., г. Краснодар) - С. 188-195. URL: http://vniitti.ru/conf/conf2016/sbornik_conf_2016.pdf.

3. Яблонский, А. А. Курс теоретической механики. Ч. I Статика. Кинематика. Ч. II Динамика / А. А. Яблонский, В. М. Никифорова. - 16-е изд., стер. - М.: КноРус, 2011. - 603 с.

4. Артоболевский, И. И. Теория механизмов и машин: учебник для втузов / И. И. Артоболевский. - 6-е изд., стер., перепеч. с изд. 1988 г. - М.: Альянс, 2011. - 640 с.

References

1. Pat. 2608149 Rossiyskaya Federatsiya, MPK A24B1/06. Liniya zagruzki list'yev ta-baka v konteyner / Vinevskiy E. I., Ul'yanchenko E. E., Salomatin V. A., Poyarkov I. B., Trubilin E. I., Vinevskaya N. N., Pestova L. P., Ognyanik A. V. ; zayavitel' i patento-obladatel' FGBNU VNIITI. - № 2015149539 ; zayavl. 18.11.15 ; opubl. 16.01.17, Byul. № 2.

2. Ul'yanchenko, E. E., Bukatkin, R. N. Teoreticheskoe obosnovanie kinematicheskikh parametrov ustroystva dlya ukladki list'yev tabaka v nakopiteli [Elektronnyy resurs] / E. E. Ul'yanchenko, R. N. Bukatkin // Nauchnoe obespechenie innovatsionnykh tekhnologiy proizvodstva i khraneniya sel'skokhozyaystvennoy i pishchevoy produktsii: sb. mater. III Vseros. nauchn.-prakt. konf. molodykh uchenykh i aspirantov (04-25 aprelya 2016 g., g. Krasnodar) - S. 188-195. URL: http://vniitti.ru/conf/conf2016/sbornik_conf_2016.pdf.

3. Yablonskiy, A. A. Kurs teoreticheskoy mekhaniki. Ch. I Statika. Kinematika. Ch. II Dinamika / A. A. Yablonskiy, V. M. Nikiforova. - 16-e izd., ster. - M.: KnoRus, 2011. - 603 s.

4. Artobolevskiy, I. I. Teoriya mekhanizmov i mashin: uchebnik dlya vtuzov / I. I. Artobolevskiy. - 6-e izd., ster., perepech. s izd. 1988 g. - M.: Al'yans, 2011. - 640 s.

Размещено на Allbest.ru