Conceptia Constructiva a Conveiorului Pentru Deseuri Feromagnetice

CUPRINS

INTRODUCERE

STADIUL ACTUAL ÎN DOMENIUL INSTALAȚIILOR ADUCĂTOARE/EVACUARE

PROCESUL DE FABRICAȚIE

SISTEMUL DE FABRICAȚIE

FUNCȚIILE ȘI STRUCTURA DISPOZITIVELOR DE MANIPULARE AUTOMATĂ (DMA

DISPOZITIVE DE TRANSFER

DISPOZITIVE DE TRANSFER SCURT CU APORT DE ENERGIE

DISPOZITIVE DE TRANSFER (TRANSPORTOARE) CU BANDĂ

DISPOZITIVE DE TRANSFER CU ROLE DE ROSTOGOLIRE

DISPOZITIVE DE TRANSFER CU LANȚ ARTICULAT ȘI ECLISE

DISPOZITIVE DE TRANSFER SCURT CU DEPLASARE PRIN IMPULSURI (VIBRATOARE

DISPOZITIVE DE TRANSFER CU DEPLASĂRI INTERMITENTE (PAS CU PAS

DISPOZITIVE DE TRANSFER SCURT CU MIȘCARE DE ROTAȚIE ȘI SITUARE EXACTĂ

CONVEIOARE

Conceptia constructiva a conveiorului pentru deseuri feromagnetice

OBIECTIVUL ȘI TEMA LUCRĂRII DE LICENȚĂ

ALEGEREACOMPONENTELOR DE ACȚIONARE ȘI TRANSMISIE

PROIECTAREA CONVEIORULUI

CALCUL DE COST

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

INTRODUCERE

Necesitatea îmbunătățirii procesului de fabricație mecanizat, presupune dezvoltarea unor noi tipuri de instalații aducătoare/evacuare din structura acestuia. În cazul mașinilor-unelte care prelucrează prin așchiere sau ștanțare, materiale feroase, se folosesc instalații aducătoare/evacuare automatizate, de tip transportoare, în vederea colectării deșeurilor rezultate în urma prelucrării.

Datorită caracteristicilor deșeurilor feroase, transportoarele clasice cu bandă rulantă simplă sau cu racleți, suferă defecțiuni majore într-un timp redus de funcționare. Cea mai des întâlnită defecțiune este tăierea, respectiv ruperea benzii transportoare. Încetarea funcționării transportorului automat, care deservește mașina de lucru, are repercursiuni asupra întregului proces de fabricație, atât din punct de vedere tehnic, cât și din punct de vedere economic.

În vederea rezolvării defecțiunilor frecvente care apar la transportoarele cu bandă, această lucrare are ca scop prezentarea unui concept constructiv al unui conveior cu magneți. Datorită structurii sale compacte, conveiorul, nu va permite infiltrarea deșeurilor indiferent de dimensiunile acestora. Acest concept prezintă avantaje din punct de vedere economic, având atât un cost de producție mai redus decât al conveiorului cu bandă, cât și un cost de întreținere.

Datorită conceptului care are la bază utilizarea magneților din neodim, acest conveior pentru deșeuri feromagnetice, contribuie semnificativ la îmbunătățirea procesului de fabricație automatizat.

STADIUL ACTUAL ÎN DOMENIUL INSTALAȚIILOR ADUCĂTOARE/EVACUARE

PROCESUL DE FABRICAȚIE

Procesul de fabricație, poate fi definit ca fiind o tehnologie care are ca scop obținerea de produse sau servicii. Prin aceasta se înțelege totalitatea operațiilor care concură la realizarea produselor sau serviciilor. Operațiile care definesc procesul de fabricație se clasifică în două mari grupe:

operații de prelucrare;

operații de manipulare.

Operațiile de prelucrare au efecte directe asupra obiectului de lucru, modificându-i forma, proprietățile mecanice, proprietățile fizico-chimice, dimensiunile etc.

Operațiile de manipulare efectuează schimbarea situării obiectului de lucru, sculei sau dispozitivului. Din aceste operații fac parte controlul, respectiv măsurarea obiectului de lucru.

Fig. 2.1.1. Clasificarea proceselor de fabricație

Conform figurii 2.1.1., procesele de fabricație se pot împărți în trei mari categorii:

clasice;

mecanizate;

automatizate.

Procesul de fabricație este clasic, atunci când în cadrul tuturor operațiilor, factorul principal este operatorul uman.

Utilizarea unor dispozitive, scule, mașini, astfel încât activitatea operatorului să fie semnificativ redusă, reprezintă un proces de fabricație mecanizat.

Procesul de fabricație automatizat este caracterizat prin faptul că rolul operatorului uman este acela de a conduce și a superviza desfășurarea acestuia.

Flexibilitatea unui proces de producție este o caracteristică modernă, ce presupune interschimbabilitatea sculelor, dispozitivelor, mașinilor de lucru, necesare producției, utilizând resurse minime, atât materiale, cât și financiare. În caz contrar, un proces de producție poate fi catalogat ca fiind rigid.[1]

SISTEMUL DE FABRICAȚIE

Procesele de fabricație sunt strict legate de sistemele de fabricație. Un sistem de fabricație însumează totalitatea mijloacelor tehnice (mașini, dispozitive, scule, instalații, programe) care contribuie la realizarea fabricației. Sistemul de fabricație se compune din două subsisteme reprezentate în figura 2.2.1.:

Fig. 2.2.1. Clasificarea sistemelor de fabricație

Subsistemul de prelucrare, care cuprinde mașinile-unelte sau de lucru (ML), dispozitivele de lucru (DL), scule (S), operatorul uman (OU) și instalații pentru operații humanoide de prelucrare – roboți industriali de prelucrare (RIp);

Subsistemul de manipulare, care poate fi operatorul uman (OU), dispozitive de manipulare automată (DMA) – numite și instalații de aducere/evacuare (IA/E) și/sau robot industrial de manipulare (RIm).

Identic procesului de fabricație, sistemul de fabricație se clasifică în: sistem clasic, mecanizat și automatizat, în funcție de implicarea operatorului uman (O.U.), în cadrul sistemului de fabricație. [3]

Pentru desfășurarea optimă a unui proces de fabricație, sistemul de fabricație aferent se organizează pe baza unui sistem logistic, conform figurii 2.2.2. :

Fig. 2.2.2. Structura sistemului logistic

Instalațiile logistice se pot defini ca fiind totalitatea mijloacelor care, în cadrul unui sistem de producție, asigură fiecare loc de muncă cu tot ceea ce este necesar pentru desfășurarea activității de producție.

Subsistemul logistic exterior realizează conexiunea unității producătoare cu altele similare cum ar fi: depozite de aprovizionare, autogări, porturi, gări, producători de materiale, beneficiari.

Subsistemul logistic interior asigură fluxul materiei, informației și finanțelor în interiorul unității producătoare, între depozite și mijloace de fabricație, între sistemele de fabricație.

Fluxul de materiale în cadrul unui sistem de fabricație, compus din mai multe module de fabricație are structura prezentată în figura 2.2.3. :

Fig. 2.2.3. Fluxul de materiale în cadrul unui sistem de fabricație

Depozitul de materiale i deservește un sistem de fabricație i, în componența căruia sunt n module de fabricație.

DMA (IA/E) rezolvă problema fluxului de materiale în interiorul sistemului de fabricație, realizând transferul „scurt” al acestora.

DMA (IA/E) manipulează obiecte cum ar fi: materiale de lucru, palete, dispozitive, scule, deșeuri etc. [4]

FUNCȚIILE ȘI STRUCTURA DISPOZITIVELOR DE MANIPULARE AUTOMATĂ (DMA)

Subsistemul de manipulare are funcția de a genera anumite mișcări ale obiectelor manipulate, în conformitate cu o anumită logică secvențială și cu cerințele de manipulare care urmează a fi realizate conform programului stabilit.

Dispozitivele de manipulare automată, ca parte componentă a subsistemului de manipulare, îndeplinesc funcții specifice denumite și funcții aducătoare/evacuare, motiv pentru care ele se mai numesc și instalații de aducere/evacuare. Aceste instalații conțin o serie de dispozitive sau elemente, care au diferite funcții.

Dispozitivul este un sistem mecanic ce efectuează o anumită operație sau o secvență din cadrul unei operații. Elementul este o parte componentă simplă a unui dispozitiv sau a unei instalații.

Elementul poate conține un număr redus de piese mobile sau să fie constituit din suprafețe de o anumită geometrie aparținând unor piese fixe. Altfel spus, dispozitivul are în componența sa un mecanism, pe când elementul nu conține mecanism.

Funcțiile DMA (IA/E) sunt definite astfel:

Depozitarea este funcția aducătoare care realizează păstrarea unui număr mai mare de obiecte de manipulat (obiecte de lucru), în vederea utilizării lor ulterioare, într-un spațiu destinat acestui scop. Depozitarea se poate realiza în stare dezordonată (în vrac) sau în stare ordonată. În acest ultim caz ea se numește acumulare sau înmagazinare. Funcția de depozitare poate fi concepută și ca un transfer al obiectului în timp. Spațiul destinat depozitării se numește magazin sau depozit.

Captarea (colectarea) este funcția aducătoare în decursul căreia obiectul manipulat este extras din spațiul în care este depozitat, în vederea manipulării ulterioare.

Transferul este funcția aducătoare care realizează deplasarea în spațiu a obiectului manipulat. Caracterizarea mișcării în timpul transferului din punct de vedere geometric se face printr-un punct caracteristic aparținând obiectului manipulat și două drepte ortogonale concurente în acest punct, numite dreaptă caracteristică și dreaptă auxiliară.

Ordonarea este funcția aducătoare care realizează dispunerea obiectelor manipulate într-o formație, în poziții relative bine determinate.

Separarea este funcția aducătoare, în cadrul căreia unul sau mai multe obiecte manipulate se izolează din formație, în vederea manipulării ulterioare.

Ramificarea (distribuirea) este funcția aducătoare prin care obiectele manipulate separate se distribuie pe mai multe trasee de transfer.

Reunirea (confluența) este funcția aducătoare opusă ramificării: fluxurile obiectelor de manipulat transferate pe mai multe trasee se unifică într-un singur traseu.

Numărarea este funcția aducătoare în decursul căreia se determină numărul de obiecte care fac parte dintr-o anumită formație sau numărul de obiecte care se transportă printr-un punct al traseului, într-un interval de timp dat.

Dozarea este funcția aducătoare în cadrul căreia o anumită cantitate de obiecte manipulate se separă, apoi se numără sau se cântăresc, transportându-se mai departe, un număr determinat sau o cantitate determinată de obiecte manipulate.

Măsurarea-controlul este funcția aducătoare în decursul căreia se controlează, se măsoară, unele dimensiuni sau forme geometrice ale obiectelor de manipulat. Controlul poate fi de existență (prezență), dimensional sau de poziție.

Sortarea este funcția aducătoare care constă în separarea, distribuirea obiectelor manipulate pe mai multe trasee de transport, în funcție de rezultatele controlului.

Livrarea este funcția aducătoare în cadrul căreia un dispozitiv din componența IA/E transferă obiectul manipulat altui dispozitiv, instalație, mașină sau utilaj.

Evacuarea este funcția aducătoare prin care un dispozitiv din cadrul IA/E eliberează un obiect de pe un dispozitiv al unui post de lucru și îl transferă în afara spațiului de lucru al postului.

Situarea (poziționare-orientare) este funcția aducătoare prin intermediul căreia se stabilește poziția obiectului manipulat și orientarea lui în raport cu un dispozitiv, instalație, mașină sau utilaj.

Fixarea este funcția aducătoare prin care obiectul manipulat se imobilizează în raport cu elementul față de care a fost situat.

Defixarea este funcția inversă fixării. [5]

Funcțiile aducătoare se simbolizează pentru descrierea funcțională a structurii sistemelor de fabricație, din care acestea fac parte, conform tabelului 2.3.1. :

Tabelul. 2.3.1. Simbolizarea funcțiilor aducătoare[5]

În figura 2.3.2. se prezintă structura DMA (IA/E) în sensul indicării dispozitivelor sau elementelor care le compun și a funcțiilor specifice.[7]

Fig. 2.3.2 Componentele IA/ E

DISPOZITIVE DE TRANSFER

Dispozitivele de transfer realizează funcția de transfer, care constă în deplasarea în spațiu a obiectului manipulat, modificându-i-se și situarea.[7]

Există două categorii de transfer, reprezentate în figura 2.4.1. :

Transfer „scurt” (local, de poziție) – prin care obiectele manipulate sunt transferate în interiorul sistemului de fabricație (între diversele module de fabricație – MF);

Transfer „lung” – prin care realizează transferul obiectelor manipulate de la depozitul central, la sistemul de fabricație și între sisteme de fabricație, cu dispozitive de transfer „lung”.

Fig. 2.4.1. Categorii de transfer

Clasificarea dispozitivelor de transfer se poate face ținând cont de mai multe criterii:

Din punct de vedere al energiei utilizate:

gravitaționale (prin cădere liberă sau ghidată);

cu aport de energie cu mecanism acționat de o sursă de energie exterioară.

Din punct de vedere al geometriei mișcării:

cu mișcare de rotație;

cu mișcare de translație;

cu mișcare complexă.

Din punct de vedere al tipului mișcării:

cu mișcare continuă;

cu mișcare intermitentă, pas cu pas;

cu mișcare prin impulsuri, vibrații.

Din punct de vedere al situării finale:

cu situare exactă;

cu situare aproximativă.

DISPOZITIVE DE TRANSFER SCURT CU APORT DE ENERGIE

În cazul acestor dispozitive, pentru deplasarea obiectelor manipulate se folosesc surse de energie, care antrenează sistemele acționate. Din această categorie fac parte:

dispozitive (transportoare) cu bandă rulantă;

dispozitive (transportoare) cu role de rostogolire;

dispozitive (transportoare) cu lanț articulat și eclise;

dispozitive (transportoare) vibratoare (prin impulsuri);

dispozitive (transportoare) pas cu pas;

dispozitive de transfer cu mișcare de rotație;

dispozitive de transfer cu pernă de aer;

cărucioare – robocare.[5]

DISPOZITIVE DE TRANSFER (TRANSPORTOARE) CU BANDĂ

Rolul funcțional al dispozitivelor de transfer cu bandă este de a antrena obiectele de manipulat sau materialele în vrac, determinând o forță de frecare. Ele sunt utilizate pentru transferul scurt sau lung.

Dispozitivul are în componența sa un element flexibil, de tip bandă, înfășurat pe tamburi. Pentru a fi realizat transferul unui obiect oarecare este necesar ca cel puțin un tambur să fie acționat. Comportarea obiectelor pe benzile de transport este influențată de unghiul de înclinare al acestora și de trecerea de pe o bandă pe alta. Dacă benzile de transport sunt orizontale obiectele nu își schimbă de regulă poziția relativă față de bandă. Elementele de ghidare a obiectelor pot influența mișcarea acestora pe banda transportoare. În unele situații aceste elemente pot fi și ele acționate sincron cu banda. [5]

În figura 2.5.1.1. se prezintă un dispozitiv de transport cu bandă înclinată, cu unghiul , față de orizontală:

Fig. 2.5.1.1. – Dispozitiv de transport cu bandă înclinată

În continuare se vor prezenta condițiile de antrenare (de ridicare) a unui obiect de manipulat de către acest transportor a cărui bandă este acționată de o șaibă motoare. [5]

Folosind notațiile din figura 2.5.1.1. ecuația de echilibru este:

(2.5.1.2.)

în care:

G este forța de greutate, în N;

α este unghiul de înclinație, în ˚;

µ este coeficientul forței de frecare;

g este accelerația gravitațională, în m/s2;

a este accelerația, în m/s2.

Sistemul funcționează dacă:

(2.5.1.3.)

Asupra benzii trebuie dezvoltată o forță:

[N] (2.5.1.4.)

Momentul motor necesar va fi:

[Nm] (2.5.1.5.)

în care:

R este raza șaibei motoare, în mm.

Puterea necesară:

[W] (2.5.1.6.)

în care:

ω este viteza unghiulară, în rad/s.

Condiția de trasfer a obiectelor pe bandă fără alunecare relativă a obiectelor față de bandă este:

(2.5.1.7.)

În figura 2.5.1.8. se prezintă un dispozitiv de transport cu bandă combinată, orizontal-înclinat, iar în figura 2.5.1.9. modul de utilizare al unui dispozitiv de transport, pentru extragerea obiectelor dintr-un buncăr și transferul acestora. [5]

Fig. 2.5.1.8. Dispozitiv de transport cu bandă combinată

Fig. 2.5.1.9. Dispozitiv de transport cu bandă combinată și buncăr

DISPOZITIVE DE TRANSFER CU ROLE DE ROSTOGOLIRE

Aceste dispozitive sunt formate dintr-o bandă fixă în care sunt dispuse o serie de role antrenate, care la rândul lor antrenează obiectele de trasferat. Transmiterea forței de antrenare se face prin mișcare de rostogolire.[6]

În figura 2.5.2.1. se prezintă schema cinematică a unui dispozitiv de transfer cu role de rostogolire.

Fig. 2.5.2.1. Schema cinematică a unui dispozitiv de transfer cu role de rostogolire

Condițiile funcționării dispozitivului în sensul de ridicare a obiectului sunt:

(2.5.2.2.)

în care:

L este lungimea obiectului, în mm;

p este pasul rolelor, în mm.

și:

(2.5.2.3.)

în care:

k este coeficientul de frecare de rostogolire între rolă și obiect;

R este raza șaibei motoare, în mm;

G este forța de greutate, în N;

α este unghiul de înclinație, în ˚;

g este accelerația gravitațională, în m/s2;

este derivata vitezei, adică accelerația obiectului, în m/s2.

Pentru determinarea accelerației se scriu relațiile:

(2.5.2.4.)

în care:

N1, N2 sunt reacțiunile care apar în role, în N.

Momentul de frecare de rostogolire este dat de relația:

[Nm] (2.5.2.5.)

în care:

, sunt momentele de frecare de rostogolire ale rolelor de antrenare, în Nm.

Relația (2.5.2.5.) mai poate fi scrisă și sub forma:

[Nm] (2.5.2.6.)

Forța care determină deplasarea obiectului este:

(2.5.2.7.)

unde s-a avut în vedere faptul că forțele periferice dezvoltate de role au expresiile :

(2.5.2.8.)

Echilibrul dinamic se realizează în condițiile ecuației:

(2.5.2.9.)

în care:

(2.5.2.10.)

În aceste condiții puterea necesară va fi:

(2.5.2.11.) În aplicațiile practice se construiesc transportoare modularizate cu role antrenate, sau cu role neantrenate, iar configurația se obține prin combinații ale acestora pe tronsoane și trasee impuse, din considerente de funcționare ale sistemului de fabricație flexibil.

DISPOZITIVE DE TRANSFER CU LANȚ ARTICULAT ȘI ECLISE

Dispozitivele de transport (transportoarele) cu lanț articulat sunt dispozitive de transfer scurt sau lung, constituite dintr-un ansamblu flexibil de elemente articulate (lanț articulat), care înfășurate pe roțile de lanț (dintre care cel puțin una este antrenată), astfel încât să poată angrena.[2]

În figura 2.5.3.1. este prezentat un lanț standardizat cu eclise speciale (atașamente) pe ambele părți, drepte, cu o gaură, iar în figura 2.5.3.2. este prezentat un lanț cu atașamente pe o parte, late, îndoite la 90˚ , cu două găuri.

Fig. 2.5.3.1. Lanț standardizat cu eclise speciale drepte, pe ambele părți

Fig. 2.5.3.2. Lanț standardizat cu eclise speciale îndoite, pe o parte

Aplicațiile practice determină o mare diversitate constructivă a elementelor de lanț și a elementelor speciale de agățare a obiectelor, care necesită a fi transportate. O serie de firme specializate din domeniu asigură construcții modularizate, cu care se pot realiza configurații multiple pentru transportoarele cu lanț.

DISPOZITIVE DE TRANSFER SCURT CU DEPLASARE PRIN IMPULSURI (VIBRATOARE)

Dispozitivele de transfer scurt cu deplasare prin impulsuri (vibratoare), au în construcția lor elemente sub formă de jgheaburi care execută o mișcare vibratoare, astfel încât obiectelor sau materialelor transportate li se imprimă o mișcare accelerată, care le desprinde de pe suprafața jgheabului, realizând un salt, ceea ce reprezintă o înaintare prin salturi.[5]

În figura 2.5.4.1. se prezintă schema principială a unui astfel de dispozitiv:

Fig. 2.5.4.1. DTS cu deplasare prin impulsuri

Jgheabul este înclinat în raport cu orizontala, cu unghiul . Mecanismul generator de vibrații (care poate fi mecanic cu excentric, inerțial, electromagnetic, pneumatic) și lamelele elastice L, imprimă o viteză v centrului de greutate al obiectului. Vectorul vitezei face cu orizontala unghiul , astfel încât . În aceste condiții centrul de greutate al obiectului se deplasează, din poziția 1 în poziția 2, pe o parabolă, ridicându-se de pe suprafața jgheabului. Din poziția 2 va aluneca în poziția 3, unde va primi un nou impuls și va efectua un salt în poziția 4. Mișcarea jgheabului este determinată de vibratorul de acționare al transportorului.

DISPOZITIVE DE TRANSFER CU DEPLASĂRI INTERMITENTE ( PAS CU PAS)

Acestea realizează transferul obiectelor printr-o mișcare de roto-translație, efectuată de către un mecanism paralelogram articulat, sau printr-o mișcare de translație sau rotație efectuată de către un mecanism cu clichet sau mecanism cruce de Malta.[5]

În figura 2.5.5.1. se prezintă schematic un dispozitiv de transfer cu tijă în mișcare de translație cu clicheți:

Fig. 2.5.5.1. Dispozitiv de transfer cu tijă și clicheți

Împingătoarele D1, D2 , D3, sunt fixate pe tija T care execută o mișcare de translație alternativă „sus-jos”. La urcare, dispozitivul ridică obiectele manipulate așezate într-un jgheab vertical cu o distanță egală cu, cursa tijei – p. La coborâre, împingătoarele se rabat în sus, iar obiectele sunt reținute de clicheții C1 , C2 , C3.

DISPOZITIVE DE TRANSFER SCURT CU MIȘCARE DE ROTAȚIE ȘI SITUARE EXACTĂ

În categoria dispozitivelor de transfer scurt cu situare exactă (precisă) se regăsesc mesele de divizare cu mișcare de rotație, sau cu mișcare de translație. În figura 2.5.6.1. se prezintă modul de utilizare al unei mese divizoare, la un sistem flexibil de prelucrare cu mai multe posturi de lucru.[5]

Fig. 2.5.6.1. Masă rotativă divizoare

CONVEIOARE

Conveioarele sunt instalații de aducere/evacuare complexe care au ca funcție principală transportul obiectelor de manipulat sau a unor dispozitive de la un post de lucru la altul. Conveioarele pot realiza și funcții de orientare, ordonare, selectare etc. [5]

Componentele sistemelor de transfer de tip conveior (sistem de transfer flexibil) sunt unități de transfer în construcție modulară. Combinarea lor se face în funcție de scopul aplicației tehnologice. Construcția modularizată a acestora se pretează în special activităților de prelucrare și montaj a unei game foarte variate de produse. Conveioarele pot fi realizate cu un singur circuit principal sau cu circuit derivat.

Se desemnează prin termenul circuit principal alinierea în serie a posturilor respectiv stațiilor de lucru.

Prin circuitul derivat paletele port-piesă se deplasează spre stații de lucru, în care se efectuează operații independente de cele din stațiile de lucru de pe circuitul principal și apoi sunt reintegrate pe circuitul principal.

Circuitul principal poate fi construit astfel:

în plan orizontal cu traseu închis;

în linie (în plan vertical) cu elevator;

în „U” în plan orizontal cu elevator;

în „U” ca traseu închis dublu.

Circuitele derivate pot deservi posturi de lucru în două moduri precum:

în paralel: cu depozite intermediare de o parte a circuitului și stații de lucru pe partea opusă;

mixt: cu depozite și posturi de lucru pe o parte și cealaltă a circuitului.

Funcționarea modulelor de întoarcere/flexare a traseului de transport este asigurată tot de o transmisie cu element flexibil cu role de ghidare, respectiv antrenare, convenabil alese. Pe traseul sistemului de transfer, de tip conveior, se întâlnesc situații de întoarcere la 90˚, după cum reiese din figura 2.6.1., sau cu întoarcere la 180˚, figura 2.6.2.

Fig. 2.6.1. Modul de întoarcere la 90˚

Fig. 2.6.2. Modul de întoarcere la 180˚

Circulația pe un conveior a obiectelor purtate pe palete, port-obiecte, presupune alegerea traseului, stabilirea stațiilor de lucru și ordinea în care trebuie să ajungă obiectul la fiecare dintre acestea, pe parcursul dintre două stații consecutive. Toate aceste acțiuni trebuiesc comandate și controlate.

În acest scop conveiorul este dotat cu o serie de elemente de memorare și transfer de informații, respectiv cu componente specifice unui sistem informatic. În principal se codifică și se analizează datele referitoare la obiecte.

Fig. 2.6.3. Plasarea elementelor de memorare a informației

Conform figurii 2.6.3., codificarea se face prin intermediul unor elemente de memorie (A) fixate pe paletă. Elementele de memorie sunt marcate cu ajutorul capului de scriere (B). Capul de citire (C) detectează codul paletei care trece prin dreptul lui. Informația citită se transmite la un modul de comandă sau la un calculator, unde se compară cu valorile programate.[5]

CONCEPȚIA CONSTRUCTIVĂ A CONVEIORULUI PENTRU DEȘEURI FEROMAGNETICE

OBIECTIVUL ȘI TEMA LUCRĂRII DE LICENȚĂ

Obiectivul lucrării de licență este implementarea unei soluții automatizate de transfer a deșeurilor de la o mașină de ștanțat.

Tema lucrării de licență este proiectarea unei instalații de aducere/evacuare (IA/E) și anume, un conveior utilizat la transferul deșeurilor feromagnetice, provenite de la o mașină de ștanțat.

Dimensiunile deșeurilor feromagnetice, care trebuiesc transportate sunt următoarele:

Lmax = 100 mm;

lmax = 50 mm;

hmax = 5 mm.

Masa maximă a unui deșeu este de 200 g.

În figura 3.1.1. se prezintă spațiul unde va fi amplasat conveiorul, respectiv partea din spate a mașinii de ștanțat. În partea dreaptă a figurii se află masa mașinii, iar în partea stângă, căruciorul în care vor fi transferate deșeurile feromagnetice.

Fig. 3.1.1. Spațiul de amplasament al conveiorului pentru deșeuri feromagnetice

În figura 3.1.2. este reprezentat spațiul de evacuare a deșeurilor, care se află sub masa mașinii de ștanțat din figura 3.1.1. Transferul deșeurilor feromagnetice de la spațiul de evacuare, la căruciorul din figura 3.1.1. este realizat manual de către operatorul uman, cu ajutorul unei cutii de plastic transparent, reprezentat în figura 3.1.2.

Fig. 3.1.2. Spațiul de evacuare a deșeurilor feromagnetice

ALEGEREA COMPONENTELOR DE ACȚIONARE ȘI TRANSMISIE

Motoreductorul melcat ales, cu flanșă de tip FBM, are următoarele caracteristici tehnice:

Puterea la intrare, P1 = 0.55 kW

Turația la intrare, n1 = 2800 rot/min

Raportul de transmisie, i = 70

Momentul la ieșire din reductor, M2 = 55 Nm

Turația la ieșire din reductor, n2 = 40 rot/min

Diametrul alezajului la ieșire, D2 = 25 mm

Dimensiunile motoreductorului și a flanșei acestuia sunt prezentate în figura 3.2.1.:

Fig. 3.2.1. Dimensiunile de montaj al motoreductorului și al flanșei acestuia

Cele două roți de lanț antrenate, respectiv cele două neantrenate sunt de tipul 16B-1, conform ISO 606. Dimensiunile roților dințate sunt prezentate în figura 3.2.2.:

Fig. 3.2.2. Roată de lanț 16B-1, ISO 606

în care:

de = 93,8 mm, este diametrul exterior;

dp = 82,19 mm, este diametrul de divizare;

dm = 55mm, este diametrul mediu;

D1 = 30 mm, este diametrul interior;

A = 35 mm, este lățimea roții;

B1 = 16,2 mm, este lățimea dintelui.

Numarul de dinți al roții este 10, iar pasul este 25,4 mm.

Roata de lanț și motoreductorul au fost alese cu aceste caracteristici, pentru a obține o viteză de deplasare a lanțului transportor, cuprinsă între 0.15-0.2 m/s.

Viteza de deplasare se calculează cu relația 3.2.3.:

[m/s] (3.2.3.)

în care:

r este raza roții de lanț antrenate, în m;

n2 este turația la ieșire din reductor, în rot/s.

m/s

Lanțul transportor ales este reprezentat în figura 3.2.4. Acesta este de tipul 16B-1, cu atașamente, conform ISO 606.

Fig. 3.2.4. Lanț transportor, ISO 606, cu atașamente pe o parte, late, îndoite la 90˚

în care:

b1 = 17,02 mm, este lățimea interioară a lanțului;

a2 = 36,1 mm, este lățimea în stare asamblată;

d1 = 15,88 mm, este diametrul exterior al rolei;

g = 21,08 mm, este lățimea eclisei exterioare și interioare;

p = 25,4 mm, este pasul;

A = 46,4 mm, este lățimea atașamentului;

B = 6,4 mm, este diametrul găurii din atașament;

C = 36,3 mm, este distanța măsurată de la centrul rolei la capătul atașamentului, în stare asamblată;

D = 25,4 mm, este distanța măsurată de la centrul rolei la centrul găurii din atașament, în stare asamblată;

E = 15,88 mm, este înălțimea măsurată de la centrul rolei la capătul atașamentului, în stare asamblată;

F = 3,1 mm, este grosimea atașamentului;

Ghidajul prin care va rula lanțul transportor este prezentat în figura 3.2.5:

Fig. 3.2.5. Ghidaj liniar penru lanț transportor de tipul 16B-1, ISO 606

în care:

A = 54 mm;

A2 = 34 mm;

b = 29,7 mm.

Lățimea ghidajului este de 34,7 mm. Materialul din care este realizat ghidajul este polietilenă.

Magnetul utilizat pentru transportul deșeurilor feromagnetice este reprezentat în figura 3.2.6:

Fig. 3.2.6. Magnet paralelipipedic, din neodim (NdFeB)

în care:

A = 40 mm;

B = 20 mm;

C = 5 mm.

Forța de aderență a magnetului este de 13,8 kg. Aceasta este valabilă pentru mediu închis, pentru fixarea de suprafețe drepte, netede, cu conținut ridicat de fier și grosime de peste 15 mm. În cazul fixării pe fier mai subțire, forța de aderență poate fi semnificativ mai mică. În cazul fixării pe o suprafață verticală, valoarea forței de aderență poate fi și doar 10% din valoarea nominală, în funcție și de rugozitatea suprafeței. Masa magnetului este de 30 g. Polii magnetici sunt pe suprafețele formate de primele două dimensiuni (AxB), adică polii împart în două dimensiunea C.

În figura 3.2.7 se vor prezenta condițiile de antrenare (de ridicare) a unui obiect de lucru ținând cont de magnetul ales.

Fig. 3.2.7. Condițiile de antrenare a obiectului de lucru

în care:

G este forța de greutate, în N;

Ff este forța de frecare, în N;

Gn este forța de greutate normală, în N;

Gt este forța de greutate tangențială, în N;

Fa este forța de aderență a magnetului, în N;

N este forța normală, în N;

M este magnetul;

OL este obiectul de lucru.

Pentru a putea integra conveiorul în spațiul de lucru s-a considerat înclinarea acestuia cu 30˚ față de orizontală.

Sistemul funcționează dacă:

(3.2.8.)

(3.2.9.)

(3.2.10.)

(3.2.11.)

în care:

m este masa obiectului de lucru, în kg;

g este constanta gravitațională, m/s2.

înlocuind în relația (3.2.10.) se obține:

(3.2.12.)

de unde rezultă:

(3.2.13.)

înlocuind în relația (3.2.9.) se obține:

(3.2.14.)

înlocuind în relația (3.2.8.) se obține:

(3.2.15.)

Se presupune că datorită grosimii reduse a obiectului de lucru și a distanței acestuia față de magnet, forța de aderență Fa a magnetului va fi de doar 10% din valoarea nominală.

N (3.2.16.)

înlocuind în relația (3.2.9.) se obține:

(3.2.17.)

înlocuind în relația (3.2.8.) se obține:

(3.2.18.)

În concluzie sistemul conceput în parametrii aleși va realiza transferul deșeurilor metalice pe conveior.

Lagărul cu rulment utilizat la arborele antrenat este reprezentat în figura 3.2.19:

Fig. 3.2.19. Lagăr cu rulment radial, tipul UCF205

în care:

d = 25 mm;

a = 95 mm;

e = 70 mm;

i = 16 mm;

g = 14 mm;

l = 27 mm;

s = 12 mm;

z = 35,8 mm;

t = 40 mm;

B = 34,1 mm;

n = 14,3 mm.

Găurile de fixare ale lagărului sunt de trecere, pentru șuruburi de M10. Rulmentul suportă o încărcare dinamică de 13300 N, respectiv o încărcare statică de 7500 N. Masa rulmentului este de 0,8 kg.

Lagărul cu rulment utilizat la arborele neantrenat este reprezentat în figura 3.2.20. Acesta are și rol de întinzător de lanț.

Fig. 3.2.20. Lagăr cu rulment radial, tipul PHUSE25

în care:

d = 25 mm;

H = 103 mm;

A = 28 mm;

A2 = 22 mm;

B1 = 31 mm;

d3max = 37,5 mm;

F = 20 mm;

G = 65 mm;

H1 = 52 mm;

J = 140 mm;

J1 = 80 mm;

K1 = M12;

L = 187 mm;

L1 = 50 mm;

N = 11,5 mm;

S = 4 mm;

S1 = 23,5 mm;

V = 78 mm.

Rulmentul suportă o încărcare dinamică de 14900 N, respectiv o încărcare statică de 7800 N. Masa rulmentului este de 2,07 kg.

Roata cu suport pivotant cu frână facilitează transportul conveiorului. Aceasta este reprezentată în figura 3.2.21.:

Fig. 3.2.21. Roată cu suport pivotant cu frână

Roata are suprafața de rulare din poliuretan și nucleul din poliamidă. Rotirea se realizează cu un lagăr de alunecare. Diametrul roții este de 125 mm, iar înălțimea roții asamblate este de 156 mm. Capacitatea de încărcare suportată este de 200 kg.

PROIECTAREA CONVEIORULUI

Soft-ul utilizat la proiectarea conveiorului pentru deșeuri feromagnetice este Solid Edge ST7, cea mai recentă versiune a companiei Siemens. Interfața acestuia este reprezentată în figura 3.3.1.

Industria furnizoare de software este într-o continuă schimbare, cu multe produse bine cunoscute de utilizatori, iar companiile producătoare de software se dezvoltă continuu. Solid Edge ST7 este un program CAD (Computer Aided Design) destinat utilizării cu preponderență de către ingineri mecanici. Solid Edge permite realizarea modelelor geometrice 3D ale pieselor, de formă complexă, construirea ansamblelor, precum și generarea desenelor de execuție. Elementul de bază al unui proiect realizat cu Solid Edge este modelul geometric 3D al piesei.

Un proiect elaborat în întregime cu Solid Edge este format din ansamble, modele 3D ale pieselor componente și desene 2D. Un proiect este o bază de date relațională, în sensul că, o modificare realizată în unul din documentele sale, se reflectă automat, în toate celelalte documente.

Fig. 3.3.1. Interfața programului Solid Edge ST7

Prima etapă în proiectarea conveiorului este reprezentată de schița spațiului de amplasament a acestuia, după relevarea datelor de la fața locului, figura 3.3.2.:

Fig. 3.3.2. Schița spațiului de amplasament a conveiorului

în care:

1 este căruciorul în care vor fi transferate deșeurile;

2 este conveiorul;

3 este masa mașinii de ștanțat;

4 este spațiul de evacuare a mașinii de ștanțat;

5 este pardoseaua.

În figura 3.3.3. este reprezentat ansamblul carcasei laterale, pe care s-au montat componentele de acționare și transmisie.

Fig. 3.3.3. Carcasa laterală și componentele de acționare și transmisie aferente