Дослідження характеристик пневмовимірювальної системи в процесі контролю циліндричних деталей
Автор: Лукач Олег Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Магістерська робота присвячена дослідженню, конструюванню та обґрунтуванню параметрів автоматизованої контрольно-сортувальної системи для вимірювання геометричних параметрів твердосплавних зубців бурових доліт. Вироби такого типу є відповідальними елементами шарошкових бурових доліт, а тому висока точність контролю їх посадкового діаметра та овальності безпосередньо впливає на надійність роботи бурового інструменту та безпечність подальших технологічних процесів. У першому розділі виконано комплексний науково-дослідний аналіз пневматичних засобів контролю лінійних параметрів деталей. Розглянуто принципи роботи ротаметричних та манометричних вимірювальних систем, їх функціональні можливості, обмеження та чутливість до зовнішніх факторів. Показано, що ротаметричні системи хоч і забезпечують простоту візуального контролю, однак малопридатні для автоматизації через труднощі зі зчитуванням положення поплавка та відносно низьку точність у недиференційних схемах. Детально проаналізовано манометричні пневматичні вимірювальні системи, наведено математичні залежності, що описують витрату повітря через вимірювальні сопла та формування вимірювального тиску. Отримано аналітичні вирази для визначення чутливості системи та її статичної характеристики, зокрема залежності вимірювального тиску від зміни зазору між соплом і поверхнею деталі. Особлива увага приділена дослідженню пневматичної вимірювальної скоби, яка використовується для контролю деталей, що не можуть бути встановлені на жорстку вимірювальну базу. Наведено виведення залежностей, які описують формування вимірювального тиску при сумарному зазорі двосоплової скоби, а також оцінено результати експериментів щодо впливу зміщення деталі вздовж осі скоби на точність вимірювання. У роботі проведено експериментальне визначення похибок пневмоскоби при контролі зразків різних діаметрів та різних умов налаштування (по плоскому та циліндричному еталону). Побудовано узагальнені графічні залежності похибки від зміщення осей, що дозволяє робити кількісну оцінку точності системи та обирати оптимальні параметри сопел і режимів роботи. Проведено аналіз динамічної та статичної складових процесу вимірювання при обертанні зубка, визначено необхідну частоту обертання для контролю овальності, а також підтверджено відповідність параметрів системи вимогам до точності контролю (±0,005 мм). На основі побудованих графіків вибору оптимального зазору та чутливості сформовано рекомендації щодо практичного застосування системи. Другий розділ присвячений розробці конструкції автоматизованого контрольно-сортувального комплексу для сортування зубців бурових доліт на три категорії: придатні, брак малий, брак великий. Описано процес роботи автомата, побудовано циклограму його функціонування та визначено продуктивність. З урахуванням тривалості процесів подачі деталі, її обертання, контролю та сортування встановлено робочий цикл 3,2 с, що відповідає продуктивності понад 1100 шт/год. Розроблено кінематичну схему автомата, яка включає: систему подачі та орієнтації деталей, пневматичну вимірювальну скобу, привід обертання зубка, механізми регулювання положення деталі, електромагнітний сортувальний модуль і приймальні лотки. У схемі передбачено регулювання положення пневмоскоби у двох координатах, компенсацію зміщень деталі, а також забезпечено умови для одночасного контролю діаметра та овальності. У підсумку виконаних досліджень показано, що диференційна манометрична пневматична система в поєднанні з двосопловою пневмоскобою забезпечує необхідну точність та придатна для автоматизації контролю великосерійних виробів. Запропонована конструкція контрольно-сортувального автомата дозволяє стабільно виконувати контроль розмірів бурових зубків із точністю ±0,005 мм, автоматично сортувати деталі та значно підвищувати ефективність виробничого процесу. Результати роботи мають практичне значення для підприємств, що виготовляють бурові інструменти або інші відповідальні деталей циліндричної форми, де необхідний безконтактний високоточний контроль геометричних параметрів та автоматизація вимірювальних операцій. Ключові слова: Пневматичні вимірювальні системи, пневматична скоба, контроль діаметра та овальності, автоматизований контрольно- сортувальний комплекс, твердосплавні зубці бурових доліт, безконтактні методи вимірювання