Устройство для отрезки порции стекломассы

 

Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов ,: к стекольному производству, в частности к устройствам для отрезки порции стекломассы, вытекающей из очка капельногр питателя стеклоформующей машины и может быть использовано в областях, где необходима от резка от струи порции пластичного материала. С целью уменьшения следа реза, повышения качества готового изделия и увеличения срока службы ножей профнль режущей кромки их выполнен таким, что ближняя к центру v вращения часть режущей кромки каяздого ножа, вьшуклая, а дальняя - вогнутая. Необходимо, чтобы кривизна выпуклой части была больше кривизны ее вогнутой части. 13 ил. Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5Р4 С 03 В 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3998275/29-33 (22) 29.12.85 (46) 23.01.88. Бюл.У 3 (» ) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт стекольного машиностроения (72) Я.И. Наерман,И,Е.Гинсбург, Э.А.Зильберштейн, Ю.В.Кононов, Л.P ° Гуревич, П.Д.Вайнштейн, О.М.Коль.цова и В.Л.Слуцкин (53) 666.1.031(088.8) (56) Патент США У 2920421, кл.83-600, опублик. 1960. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТРЕЗКИ ПОРЦИИ

СТЕКЛОМАССЫ (57) Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов,.к стекольному производству, в частности к устройствам для отрезки порции стекломассы, вытекающей из очка капельного питателя стеклоформующей машины и может быть использовано в областях, где необходима от, резка от струи порции пластичного материала. С целью уменьшения следа реза, повышения качества готового изделия и увеличения срока службы ножей профиль режущей кромки их as@ полнея таким, что ближняя к центру . .вращения часть режущей кромки каждого ножа; выпуклая, а дальняя - вогнутая.

Необходимо, чтобы кривизна выпуклой части была больше кривизны ее вогну- ( той части. 13 ил. е

8277

2 лия и увеличение срока службы ножей, На фиг.1 — 8 показан последовательный процесс вывода уравнения

Ь профиля режущей кромки; на фиг,9—

11 — построение характерных точек профиля кромок; на фиг.12 — ножницы в момент их касания; на фиг.13 — нож с заданным профилем режущей кромки.

1О

Профиль кромки каждого ножа описьп вается уравнением j (V) () (Я„ (1 ) — P и Р P f; (-ВЧ) f.1(-R ) + P где Я,(»1) — функция кромки от угло1 вой координаты;

1/2 расстояния между центрами вращения ножей;

f.(-R ) — функция кромки в декартоф вой системе координат; .R — - радиус вращения вершины ножа. 25

Уравнение выводится следующим об- разом.

Равенство углов (7 H Ic ) в простейшем случае достигается симметризацией кромок относительно продоль- 30 ! и ных осей (вдоль оси А -А ) ножей при прямолинейном их движения (фиг.1).

Однако в большинстве случаев ножи перемещаются по дугам окружностей.

Рассмотрим переход от симметричных .ножей с прямолинейными кромками и с движением по прямой линии к ножам, выполненным с возможностью вращения вокруг центров О и О„ .

Поскольку система ножей осесимметI рична (относительно оси (В -В ), достаточно рассмотреть лишь один из ножей, например, левый. Режущая кром-. ка ножа CD является гладкой кривой 4 (фиг.2). Для изучения поступательного движения введем декартову систему координат, связанную с ножом, начало которой совмещено с точкой D а ось абсцисс параллельна прямой 50

А A", В этой системе координат кривую

CD удобно задавать двумя функциями: у — f (х) и у — Г (х), описывающими участки кривой от Е до С (верхняя

"кромка) и от Е до В (нижняя кромка).

Š— точка, в которой касательная к CD вертикальна.

Гладкость кривой CD обеспечивает. ся условиями

Я (u) = Я (). (7) ! 136

Изобретение относится к промьппленности строительства и стройматериалов ° в частности к устройствам для отрезки порции стекломассы, вытекающей из очка капельного питателя стеклоформующей машины„ и может быть использовано в областях, где необходима отрезка от струи порции пластичного материала.

Цель изобретения — уменьшение

1 следа реза, повьппение качества изде.Г (х) и 1 (х) непрерывно дифференцируемыми:

lim f»(х) =,lim f (х) = - со(3) х- -0

9 где (-а) — абсцисса точки Е; (-а) = Г (-а). ()

При исследовании вращательного движения ножа более удобной является полярная система координат, связанная с ножом. Ее центр совмещен с центром

О » вращения ножа, а угол !) отсчитывается от луча, проходящего через точку D (фиг.3).

В этой системе координат кривую

CD удобно задавать также двумя функциями: r = я (g) и r = p (ф), оцисы1 вающими участки кривой от Е до С (верхняя кромка) и от F. до D (нижняя кромка) соответственно; здесь Е— точка, в которой касательная к CD проходит через центр О;. Гладкость кривой CD обеспечивается условиями

Я(у) иЯ (М) (57; непрерывно дифференцируемыми:

lim Я»(%) = -m, lim Я (Eu) = co (6)

ММ Ч- 4 где Ц = —.

В = (О, Е) — радиус окружности, по которой вращается точка Е (фиг.3):

Основными геометрическими параметрами, характеризующими взаимодействие ножей в процессе резки, являются углы резания !1 и »1 на верхней

1 и нижней кромках соответственно (фиг.1).

3 1368277

Ввиду осесимметричности системы ножей достаточно рассматривать углы

8 и 8, образованные верхней и ниж1 2т л Н ней кромками и осью симметрии В В (фиг.2). При этом

Q — ) Q °

1 2

Заметим, что, если считать, что нож, для определенности, движется по часовой стрелке, то вращение отрезка, 0 0 происходит против часовой стрел.

1 rL ки. Поэтому нам достаточно вместо касательных прямых к окружности рассматривать лишь касательные лучи, ориентация которых соответствует ориентации против часовой стрелки (фиг.5).

Аналитически это условие выражается неравенством

6 = ,Мд (8)

V-A .) 0 (11)

Пусть r = g. (Q) i = 1,2 — уравнения верхней и нижней кромок, тогда имеем

6„(V) = „(М) —.p,(V),i = 1, 2 (12)

20 ,где о ; (q) — угол между продолжением радиус-вектора точки (д,. (V); Ч ) и касательной к кривой Г = g (Ч) в

1 этой точке, р.(Y) — угол между про25 должением радиус-вектора точки (81(Р), Р ) и касательной к окружности с центром в О, и, радиусом p =

= й/2, проведенной из этой точки (напомним, что эта касательная есть образ оси В В при движении системы и задается уравнением (10) (фиг.7).

Как известно

tga,.(Ì) =

Далее, по р,(w) = —, (10) Г сов(р — Я ) откуда

tg P,- (Y) = ctg(V -,1 ),i = 1,2 (15)

Из. (12) — (15) получаем

- ) —" (- ) tg9;(9) tg pi (q ) g4797 — к(1+ tg С,ТЧ7 ;ТП () 1+ а, - ctg(V 4) (16) r= 1,2

Подставляя (19) в (l6) и учитывая, 50 что Г = g ° (9) получаем дифференци-, 1 альное уравнение

co@(P -Я ) P. (17) gÄ(w) а,Тч )

tg e ()-

1 Gi() P ззп(Ч -Я ) = 1 ——

r (18) i = 1,2

4, (v)-Р (20) ctg(%- A ) P Г г -p (1 9-) 1 и окончательно

Проанализируем сначала случай по-, ступательного движения ножей.

В выбранной нами системе координат нож неподвижен, а ось симметрии совершает .поступательное движение, оставаясь все время перпендикулярной прямой А А . Следовательно, интересующие нас углы 6 (х) и 9 (х) опреде2 ляются из соотношений

ctg G; (x) = -f. (х); i = 1; 2. (9)

Рассмотрим теперь случай вращатель". .Ф ного движения ножей. В выбранной нами системе координат нож неподвижен, а точка 0 движется по окружнос;, ти с центром в 0 и радиусом

a = (0„, 0,).

Поскольку ось симметрии системы: ножей перпендикулярна отрезку 0 0 и проходит через его середину, получаем., что при движении ножа ось симметрии завершает семейство касательных к окружности с центром в 0 и

1 радиусом p = d./2 (фиг.4).

Это семейство в параметрическом виде задается уравнением где параметр — угловая координата точки касания соответствующей прямой (фиг.6).

Теперь согласно (10) имеем

Вь!бор знака при корне определяется нерав яством (11), следовательно

-+ -у, i = 1, 2. (13) фиг.7 видно, что (Ч вЂ” P ), i = 1,2 (14) 1368277

Уравнение (21 ) содержит неизвест- . ную функцию 8 (Q), которую можно найти из (9), выразив х через Ч

В выбранных системах координат переход от х к Q задается формулой 10 (22) х

Ц) кк

R где В = (О.„Е), следовательно уравнение (21) с учетом (1) принимает вид

dg (y) () К2(Ц) -р2 f (-R>)+p а (г (-в„) — (бр (v) р

Начальное условие имеет вид

20 (23) g,(-) = R, I йМ д (() р 6 +р

Разделяя переменные, получаем

1g. - ри tgg; + у йд; = И; х = 1,2 (25)

g;(g2 — p ptgО;) откуда

С(() q + ) Гб P гбо еуб

1 I

Р" 8 (g1 - P —. 8 (=);

Вычислим неопределенный интеграл:

z clz 2+ Ъ<

1,2 (26) а/хг - bг + b.

Х а а -b — аЬ (27) 4О Следовательно, z ° йк

Т 2 + Ъ 7(К

Гх .- b

x arctg — — — — +

ЪТТ + a 7 а

ЪТТ + а27

I1

/

55 из

Имеем

I ах -- b — ab+b+a b х (х г .- b — ab )

=a ln х + b(/4a )I, - (2

Пусть Ъ ф 0 (случай Ъ = 0 будет рассмотрен отдельно).

Для вычисления интеграла.

Х (29) х()хе - b — ab) сделаем замену кеременной г = х — б

Тогда х (ге + Ь (выбор знака объясняется тем, что длина радиусвектора g„. неотрицательна), и dx =

1 — — —; i = 1,2 (21):

tge, () +Р и выражает тот факт, что точка P движется по окружности радиуса R.

В общем случае уравнение (1) не удается решить аналитически, и необходимо пользоваться численными методами, Ниже рассматриваются два частных случая, в которых удается найти аналитическое решение.

Случай 1. Пусть .81= const, i =

l,2. В этом случае верхняя и нижняя кромки ножей при поступательном движении будут прямолинейными (фиг.8). Для вращательного движения уравнения кромок (21) примут вид

)(, ln (х — b — ab ) — -(— — — -) 1пх

2 а

b1+ а (30) Из (30) и (28) получаем х †.Ъ 2

= агс11 — — - — Ф aln(х -b — ab.)

Ъ

Э

Ъ О (31)

Учитывая, что в выражении для I.

a=tg81; b=P (26) и (31) получаем

1368277 о,/ГЯ р2 ((Г) =!/; + ВГОЬЕ ------- + tg8 tg 1нl!гк -Р— Р tgjR/ (22)

R р 0, i = 1,2

Величина !".определяется иэ на.0 ! чального условия (23):

/ а .о

fRÚ рк — — = V + arctg — — — — + tg6 х

R P !

* 1z/6 -Р— Р tg gj; / (1З) /Э ф О, 1 = 1,2 15

Окончательно получаем а гa =P f(r) = — + (arctg — — — — — arctgx

R P

„!22 -рк r- i - p tg8;

-+ tg 0; 1п/, . t ВУ20

P -Р— Р186.

)офО; i = 1,2 (34)

Правила построения характерных точек следующие: точка Г, имеет коора динаты (В; -), точка D есть точка пересечения кривой (= Ч (r) с лучом

Я (12= 0; точка С есть точка пересечения кривой 9 =((r) с касательной к окружности с центром в О„ и радиусом

30 р, проведенной из точки D (фиг ° 9).

Построенные профили кромок (фиг.8 и 9) не удовлетворяют условиям гладкости (31) и (6), сформулированным выше. Для того, чтобы эти условия выполнялись, в случае поступательного движения, достаточно, например, построить небольшую окружность радиуса, касательную к обеим ! кромкам. Метод построения такой

40 окружности в данном случае очевиден.

При переходе к вращательному движению необходимо решить уравнен (1) при f (х) = у + R< — (х-х ) ; о 2 45

f (х) = у — R -(х-х ), где. (х у, ) — координаты центра искомой окружности.

Однако, ввиду того, что конкретный вид профиля на малом участке не важен, а необходимо лишь обеспечение гладкости кромки, можно попытаться построить сопряжение полученных кривых с помощью окружности радиуса R,.

Для этого можно использовать следующий приближенный графический метод.

Провести через заданную точку кромки касательную к окружности ради-. уса Р с центром в О (фиг.10).

35 йк„(М) — — — = -g (M)f () i=1 2 (35) Разделяя в этом уравнении переменные, получаем †.1 = -1.(- .11 ) Ч; .)=1,2

Дя

g ° (36) откуда

1g д = — f.(-R ) + С;1.=1 2 (37)

1 или (-2„) к д,((Р) =С и i=1,2 (38)

Величина С определяется из начальНОГО УОЛОВНЯ (23)

j j--!

R =- Ce z;i=1,2 (39) Окончательно получаем ,к1(=КО -Ь

g (() = R е ; i=1,2 (40)

r e b = — f (-а) = f (-а) — ордината ! ф точкиЕ. (фиг.2), Устройство для отделения порции

Н стекломассы 1 содержит вращающиеся на осях 2 рычаги 3, на которых эа» креплены ножи 4. Ближняя к Центру вращения часть режущей кромки-.5 ножа

4 выполнена выпуклой, а верхняя 6— вогнутой. Вершина режущей кромки кожа может быть выполнена со скруглением, 7 ° При построении формы режущей кром!Провести через эту же точку прямую, составляющую с построенной касательной угол Ч1/2 — 6; по часовой .стрелке (фиг ° 11).

Отложить от этой точки на полученной прямой отрезок длины 2; для точек нижней кромки откладывать от-, резки по направлению от центра (фиг. 10), для точек верхней кромки — по направлению к центру.

Проделав указанные шаги для достаточно большого числа точек обеих кромок, получаем две кривые (фиг.11)

Точка их пересечения будет центром искомой окружности.

Случай 2. Пусть P= О, т.е, ножи вращаются вокруг общего центра. В этом случае уравнения (1) могут быть решены аналитически при произвольных функциях f,;(õ). Действительно, (1) переходит в

9 13 ки каждого ножа необходимо соблюдение следующего условия: если из центра середины отрезка 0 0, соеди1 няющего центры вращения ножей, провести прямую линию FQ где она пересечет режущую кромку ножа в точках Н и I, тогда указанное условие имеет вид

I 1 ((41)

Г, Г

1 где — — кривизна точки I (г,=О Х);

à — — кривизна точки Н (г =0 H).

Н

° и

Ножи 3 могут быть выполнены с возможностью вращения вокруг одного или двух центров (последний вариант изображен на фиг.13).

Устройство работает следующим образом.

Совершая поступательное движение, ножи 4 в определенный момент времени встречаются, врезаются в стекломассу

1 в сечение шейки и производят отрезку, обеспечивая равенство углов 31 и в любой момент времени. После отрезки ножи разводят и охлаждают.

68277 10

Формула изобретения

Устройство для отрезки порции стекломассы, содержащее ножи с про-, фильными кромками, установленные с возможностью вращения, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения следа реза, повышения качества готового изделия и увеличения срока службы ножей, ближняя к центру вращения часть режущей кромки каждого ножа выполнена выпуклой, а дальняя— вогнутой, при этом у каждого ножа

15 кривизна выпуклой части Режущей кромки больше кривизны ее вогнутой части, а профиль режущей кромки описывается уравнением .аК,()) (Я (Ч) -Р (-Б ) +Р

20 и 1, /4 . (-Я1 ) — д ф -р2

1 где i .= 1,2;

g. (Ч) — функция кромки от угловой координаты; р 1И Расстояния между центрами вращения ножей; л х -.(-R< )- функция кромки в декартовой системе координат;

R — радиус вращения вершины ножа.

)368277

1368277

1368277

Фиг.Ю

1368277

Составитель Т.Парамонова

Редактор Н.Егорова "Texpep M.Дидык Корректор С. Черни

Заказ 180/21 Тираж 425 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4