LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Наукові основи розроблення енергоощадної технології і засобів виготовлення розгорток картонного паковання

вкінці різання картону інструментом.

Один із шляхів мінімізації MPi є зменшення відносної довжини k2i лінії контакту різальної крайки з картоном, що рекомендується забезпечувати її виготовленням за формою логарифмічної спіралі, полюс якої розташований на осі обертання ножа. Схема інструменту, різальна крайка А1А2 якого має форму логарифмічної спіралі, зображена на рис.9.

Для розрахунку параметрів спіралі розглянуто систему рівнянь

(7)

де А0 – радіус спіралі, m0 – коефіцієнт показника степеня, φ1 і φ2 - кути, що визначають положення точок А1, А2 на кривій.

Розв'язками системи рівнянь є параметри


Розглянуто спрощений технологічний варіант виготовлення профілю різальної крайки інструмента заміною логарифмічної спіралі дугою кола. Задача профілювання зводиться до визначення координат x0, y0 центра О2 кола радіуса R.

Як показали розрахунки, геометричні відхилення профілів від такої заміни несуттєві. У пристроях з різальною крайкою інструмента, що має форму логарифмічної спіралі, при різанні матеріалу забезпечується постійне значення кута врізання ножа в картон.

Раціональним технічним рішенням для мінімізації стрімкого наростання навантаження вала, нівелювання моменту сили різання є застосування прорізного інструмента, сформованого з окремих різальних ділянок. Схема такого різального засобу зображена на рис.10. Особливістю конструкції рухомого інструмента 1 є закріплення різальних ділянок 1а, 1б, 1в під різними кутами γ1, γ2, γ3 до площини заготовки. Умовою проектування такого інструмента є рівність моментів сили різання кожним лезом.

Якщо задатися кутом , то для забезпечення постійного моменту сили різання необхідно різальну крайку другого та третього леза розташувати під кутом

(8)

(9)


Реалізація наведеної методики для розрахунку геометричних параметрів інструмента з різальними ділянками та комплектування ним пристрою створює умови надійної роботи і ефективної експлуатації засобів вирізування картонних розгорток.

Важливою задачею для забезпечення належних технологічних умов різання картону інструментами, які переміщаються через товщу матеріалу заготовки, є визначення раціональної ширини щілини lП (рис.11).

Деформацію ділянки картону під час різання описано загальним рівнянням великих деформацій

(10)


де Е – модуль пружності картону; І – момент інерції розрізаної ділянки картону; Θ – кут між дотичною до поверхні деформованої ділянки картону та віссю; lБ – відстань від защемлення до будь-якої точки на деформованій консолі картону; F – зусилля, що спричиняє деформацію матеріалу.

Роз'язком (10) є вираз

(11)

який зв'язує параметри напруження у деформованій ділянці картону та щілини протиножа. Встановлено, що збільшення відношення модуля пружності матеріалу до границі його пружності спричинює необхідність збільшення щілини протиножа мінімального розміру (рис.12).

Так, для = 10 мінімальний розмір щілини lП = 4,3 мм, а для = 70 lП = 9,2 мм. Результати оптимізації параметра щілини протиножів є невід'ємною складовою раціонального налагоджування засобів вирізування розгорток картонного паковання.

У четвертому розділі теоретично обґрунтовані умови реалізації ножичного вирізування різнопрофільних ділянок в картонних заготовках. Пропоновані пластинкові засоби для вирізування увігнутих елементів розгорток можуть бути зафіксованими на ножетримачі з кутовим зміщенням (рис.13а), або з лінійним (рис.13б) відносно осі його обертання для забезпечення ножичного різання.

Для обґрунтування вибору раціонального варіанту фіксування пластинкових інструментів в засобах різання увігнутих елементів картонних розгорток використано метод порівняння величини і характеру силового навантаження приводу, якості різання матеріалу. За отриманими аналітичними залежностями розраховані відносні моменти сили різання картону інструментами, розташованими на ножетримачі за різними варіантами для забезпечення ножичного різання матеріалу. На основі отриманих значень побудовано графіки залежностей Мрі від φ (рис.14а,б).

Як видно з графіків, різання картону інструментом, встановленим на ножетримачі з кутовим зміщенням, супроводжується незначним зростанням моменту сили різання (Мрі = 1,82) на початку та вкінці різання (рис.14а). Різання картонної заготовки ножем з лінійним зміщенням леза відносно осі його обертання характеризується піковим зростання моменту сили наприкінці різання до значення Мрі = 32,9 (рис.14б), що у 18 разів перевищує максимальне значення моменту за першим варіантом фіксування рухомого інструмента на ножетримачі.

Отримані результати обґрунтовують доцільну побудову конструкції пристрою для вирізування криволінійних увігнутих елементів розгортки за першим варіантом, в якому ножичне різання картону забезпечується кутовим зміщенням інструмента на ножетримачі.

Для виготовлення аналогічним способом зовнішніх опуклих заокруглених елементів у розгортках паковання з картону запропоновано пристрої, які зображені на рис.15.

За розрахованими відносними моментами сили різання картону інструментами, закріпленими на ножетримачі за різними варіантами (з кутовим і лінійним зміщенням для забезпечення ножичного різання картону) по-будовано графіки залежностей Мрі від φ (рис.16а,б).

Як видно з графіків, вирізування опуклого заокругленого контуру в заготовці інструментом, розташованим під кутом до осі обертання, характеризується стрімким зростанням моменту сили різання (рис.16а) на початку і вкінці різання (пікові значення сягають Мрі = 22,7), що є причиною ударного навантаження вала пристрою технологічними зусиллями.

Для варіанту засобу вирізування з лінійним зміщенням інструмента відносно осі обертання ножетримача характерне збільшення моменту сили різання до значення Мрі = 14,2 (рис.16б), що в 1,6 разу менше за пікове значення, виявлене за варіантом засобу із кутовим розташуванням ножа. Крім цього, зміна Мрі є плавною, а вкінці різання заокругленого контуру розгортки момент сили різання зменшується до значення Мрі = 6,5. Отримані результати дослідження підтверджують доцільну побудову конструкції вирізувального пристрою за другим варіантом.

Обґрунтований вибір варіанту встановлення інструментів на ножетримачах є базою для наступних досліджень, пов'язаних з вирішенням задачі забезпечення щільного контакту різальних крайок інструментів, оскільки зміщення пластинкових інструментів призводить до появи зазору між ними, який негативно впливає на якість та точність різання картону, стабільне навантаження приводу і режим функціонуваня пристрою.

За умови фіксування в засобах вирізування увігнутих елементів розгорток рухомого ножа під кутом m до осі обертання вала, різальна його крайка проектується у половину еліпса, наслідком чого між нею і крайкою нерухомого протиножа, окресленою радіусом R1, є поява зазору

(12)


в засобах вирізування опуклих елементів