Устройство для отрезки порции стекломассы Советский патент 1988 года по МПК C03B7/10 

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

Цель изобретения - уменьшение следа реза, повьш1ение качества издег

I

ЛИЯ и увеличение срока службы ножей,

На фиг.1 - 8 показан последовательный процесс вывода уравнения профиля режущей кромки; на фиг,9 - I1 - построение характерных точек профиля кромок; на фиг.12 - ножницы в момент их касания; на фиг.13- нож с заданным профилем режущей кромки.

Профиль кромки каждого ножа описы) вается уравнением

Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов,: к стекольному производству, в частности к устройствам для отрезки порции стекломассы, вытекающей из очка капельногр питателя стеклофор- мующей 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

ilif g. () isiOfi i p:

pf. (R4))

где g. (Ц)

f;(-R,).

функция кромки от угловой координаты; / - 1/2 расстояния между

центрами вращения ножей; функция кромки в декартовой системе координат;

R - радиус вращения вершины ножа.

Уравнение выводится следующим образом.

Равенство углов ()i и у) в простейшем случае достигается симметризацией, кромок относительно продольных 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, вьтолненным с возможностью вращения вокруг центров 0 и О .

Поскольку система ножей осесиммет- рична (относительно оси (В -В ), достаточно рассмотреть лишь один из ножей, например, левый. Режущая кром-

ка ножа CD является гладкой кривой (фиг.2). Для изучения поступательного движения введем декартову систему координат, связанную с ножом, начало которой совмещено с точкой D, а ось абсцисс параллельна прямой А А. 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 D (нижняя кромка), Е - точка, в которой касательная к CD вертик.альна.

Гладкость кривой CD обеспечивает- ся условиями

:

.LtLLi LtJL

- Vg) -p2

(1)

(2)

f(x) и (x) непрерывно дифференцируемыми:

lim ft(x) 00 ,lim f(x) -oo(3) X - --ci1

где (-a) - абсцисса точки E;

f (-a) f(-).(4)

При исследовании вращательного движения ножа более удобной является полярная система координат, связанная с ножом. Ее центр совмещен с центром О вращения ножа, а угол Ц) отсчитывается от луча, проходящего через точку D (фиг.З).

В этой системе координат кривую CD удобно задавать также двумя функциями: г g (f) и г йп (ц) описывающими участки кривой от Е до С (верхняя кромка) и от Е до D (нижняя кромка) соответственно; здесь Е - точка, в которой касательная к GD проходит через центр 0. Гладкость кривой CD обеспечивается условиями

§(4-) и е((5):

непрерывно дифференцируемыми: lim gi С) -«, lim g (f) (5)

Lp-.; где ф ;

50

R (OjE) - радиус окружности, по которой вращается точка Е (фиг.З):

8(Ц) е(Ц).

(7)

Основными геометрическими парамет- 55 рами, характеризующими взаимодействие ножей в процессе резки, являются углы резания у верхней и нижней кромках соответственно (фиг.1).

Ввиду осесимметричности системы ножей достаточно рассматривать углы 0 , и 0, образованные верхней и ниж11 D n

ней кромками и осью симметрии В В (фиг.2). При этом

r,-f;

О

, -% Ч 2

Проанализируем сначала случай по- ,Q ориентации против часовой стрелки ступательного движения ножей.(фиг.5).

В выбранной нами системе координат нож неподвижен, а ось симметрии совершает .поступательное движение,

Аналитически это условие выража ется неравенством.

О .- (

Ц -л .

оставаясь все время перпендикулярной g прямой А А. Следовательно, интересующие нас углы 9 (х) и 0„(х) определяются из соотношений

ctgS-(х) -f(x); i 1; 2. (9) ,, 0(4) ci(f) -p,(4).i 1, 2 (12)

Рассмотрим теперь случай вращатель-,где о(.(Ч ) - угол мезвду продолжением

ного движения ножей. В выбранной радиус-вектора точки (g (4),4 ) и

нами системе координат нож неподви-касательной к кривой г g-(/) в

жен, а точка О2 движется по окружное- этой точке; p.( f) - угол между проти с центром в О и радиусом d (0, Oj,).

Поскольку ось симметрии системы : ножей перпендикулярна отрезку и проходит через его середину, получаем., что при движении ножа ось симметрии завершает семейство касательных к окружности с центром в О и радиусом р d/2 (фиг.4).

Это семейство в параметрическом виде задается уравнением

г cos(i - ) р , (10)

где параметр Д - угловая координата точки касания соответствзтощей прямой (фиг.6).

25 должением радиус-вектора точки

(gi(V ),4) и касательной к окружности с центром в О., и, радиусом р d/2, проведенной из этой точки (напомним, что эта касательная есть

3Q образ оси в в при движении системы и задается уравнением (10) (фиг.7). Как известно .

35

40

tgcii(tf) i 1, 2. (13)

Далее, по фиг.7 видно, что Р-(Ч) 5 - (f - А), i 1,2 (14)

откуда

tg(3 (Ч ) ctg(4 -у ),i 1,2 (15) Из- (12) - (15) получаем

Ifft-l - ctg(t и )

-,( ,, ,„

. - (.-H) .,

Теперь согласно (10) имеем

А

А }

Р.

I Г2

(5 rzL;

знака при корне определяется 55 i неравенством (11), следовательно; + il-l.-

и бГ()-р

Ctg(Lf-A) .--f

ir -p i

(9)

и окончательно

Заметим, что, если считать, что

нож, для определенности, движется по часовой стрелке, то вращение отрезка, - происходит против часовой стрелки. Поэтому нам достаточно вместо касательных прямых к окружности рассматривать лишь касательные лучи, ориентация которых соответствует

Аналитически это условие выражается неравенством.

О .- (П)

Ц -л .

Пусть г 6(4), i - уравнения верхней и нижней кромок, тогда имеем

должением радиус-вектора точки

(gi(V ),4) и касательной к окружности с центром в О., и, радиусом р d/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 .

35

tgcii(tf) i 1, 2. (13)

Далее, по фиг.7 видно, что Р-(Ч) 5 - (f - А), i 1,2 (14)

откуда

tg(3 (Ч ) ctg(4 -у ),i 1,2 (15) Из- (12) - (15) получаем

Ifft-l - ctg(t и )

, ,„

Подставляя (19) в (16) и учитывая, 50 что г g(4), получаем дифференци- , альное уравнение

и1Й.

(5 rzL;i,,:

55 i ; + il-l.-

и бГ()-р

(9)

(20)

и окончательно

SiM g (ч) M-i l-lf-- -f-i§- i l-; i ,,2 (21): V Jgf (V) -P tg0. (f) Ч-Р

/ -5

Уравнение (21) содержит неизвест- и выражает тот факт, что точка Р двйную функцию 01 (if), которую можно жется по окружности радиуса R. найти из (9), вьфазив х через f . В общем случае уравнение (1) не В выбранных системах координат пере- удается решить аналитически, и необход от X к If задается формулой ю ходимо пользоваться численными методами. Ниже рассматриваются два частЧ - -,(22) ных случая, в которых удается найти

аналитическое решение.

где R (О.лЕ), следовательно уравнение (21) с учетом (1) принимает вид Случай I. Пусть .Q const, i

igj(4) / /gl(f) -J fi (-R.f)+P.,2. В этом случае верхняя и

-- - - - 7 НИЖНЯЯ кромки ножей при поступатель . . (-К() - ygf (Ч )-рном движении будут прямолинейными

Начальное условие имеет вид(фиг.8). Для вращательного движе20ния уравнения кромок (21) примут

g.(|) R, i 1, 2 (23)вид ,

§i.ilf) g. (Ч) iSEl-ff.I eJiei; i 1,2 (24) d . g(f) -p tg© +Я

Разделяя переменные, получаем

p2 tg9. + О

-dg; i 1,2 (25)

gj( /g. - p-tgQ,)

откуда

t

Cf.(r) + f ielZPl sf- lf-dg, ; i 1,2 (26) pJ g (6 -Ftg9;

Вычислим неопределенный интеграл:

Р

I

z dz

P, + - /

I -Д ---dx (27)

J / - аЪ40 . Следовательно,

т - Г z dz -1

Имеем J 1г Ъ 7Г2 - а ъ7

т f .- - :LJ:-:b j; a4 ,.

J l(ptT - ab)varctg- -- + .у

45 a In X + b(Ua)l2 . (28);(ln( аЪ) - Inx

/(30)

Пус.ть Ъ :;fr 0 (случай Ъ О будет

рассмотрен отдельно).

Для вычисления интеграла. з (30) и (28) получаем

1„ Г ЕЕ (29) I, arctg i aln( - аЪ);

J с . -кг „v : D

«I x( - Ъ - аЪ)

° (31)

сделаем замену переменной z U - Ъ55 , что в выражении для I,

Тогда X + Ъ (выбор знака + д. v -о

а - ък f 5 D к 5

объясняется тем, что длина радиус- i

вектора неотрицательна), и dx из (26) и (31) получаем

,(r) 7°+ arctg ilL-El + tB& tg -p tg(9./, (32)

РФО, i 1,2 Величина Ч Язпределяется из начального условия (23):

- I f°+ arctg

/ЙУ-р} Р

tgOi

1п/( р tg0i /

о, i Г,2

Окончательно получаем

(33)

(г) + (arctg - arctgX

u&. t.., in/pHt-EV- -||y.o

i 1,2 (34)

Правила построения характерных точек следующие: точка , имеет коор- „..

ZO

динаты (R; ), точка D есть точка

1

пересечения кривой V 4 n(r) с лучом if 0; точка С есть точка пересечения кривой ,4 4 (г) с касательной к окружности с центром в О, и радиусом 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 35 условия вьшолнялись, в случае поступательного движения,достаточно, например, построить небольшую окружность радиуса, касательную к обеим кромкам. Метод построения такой окружности в данном случае очевиден.

При переходе к: вращательному движению необходимо решить уравнешш (1) при f XxJ УЧ + );

(г(х) (x-xj) , где (xg,; YQ} - координаты центра искомой окружности.

Однако, ввиду того, что конкретный вид профиля на малом участке не ва- gg жен, а необходимр лишь обеспечение гладкости кромки, можно попытаться построить сопряжение полученных кривых с помощью окружности радиуса Re.

Для этого можно использовать следую- gg

ПЦ1Й приближенный графический метод.

Провести через заданную точку кромки касательную к окружности радиг уса PC центром в 0 (фиг. 10),

Провести через эту же точку прямую, составляющую с построенной касательной угол Tf/2 - 0| по часовой

.стрелке (фиг.11).

. k

Отложить от этой точки .на полученной прямой отрезок длины р ; 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.П) Точка их пересечения будет центром искомой окружности.

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

,()f; (-H);i,,2

(35)

Разделяя в этом уравнении переменные , ползтааем

1 -f;(-J)dV; ,2

(36)

I откуда

Ig gj (-) + ,2 (37) или i (

g(4) с t ,2 (38)

Величина С определяется из начального условия (23)

R Се ,2 (39)

Окончательно получаем

ij(-R)-b

g.(if) R е ; ,2 (40)

где Ъ f,(-a) fb(-a) - ордината точкиД (фиг.2).

Устройство для отделения порции стекломассы 1 содержит вращающиеся на осях 2 рычаги 3, на которых закреплены ножи 4. Ближняя к Центру вращения часть режущей кромкй-5 ножа 4 выполнена выпуклой, а верхняя-6 - вогнутой Вершина режущей кромки нож может быть выполнена со скруглениек, 7. При построении формы режущей крой91

ки каждого ножа необходимо соблюдение следующего условия: если из центра сЪредины отрезка О О 2 соединяющего центры вращения ножей, провести прямую линию PQ, где она пересечет режущую кромку ножа в точках Н и I, тогда указанное условие имеет вид

гдекривизна точки I, ( I);

r.jу

I

- - кривизна точки Н, ( Н).

Н.

Ножи 3 могут быть вьтолнены с возможностью вращения вокруг одного или двух центров (последний вариант изображен на фиг.15).

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 Tt и 7г в любой момент времени. После отрезки ножи разводят и охлаждают.

368277 О

Формула изобретения

Устройство для отрезки порции стекломассы, содержащее ножи с пРО-, фильными кромками, установленные с возможностью вращения, отличающееся тем, что, с целью уменьшения следа реза, повышения качества

IQ готового изделия и увеличения срока службы ножей, ближняя к центру вращения часть режзпдей кромки каждого ножа вьшолнена вьшуклой, а дальняя - вогнутой, при этом у каждого ножа

5 кривизна вьшуклой части режущей кромки больше кривизны ее вогнутой части, а профиль режущей кромки описьшзется уравнением

20

5|. ,,,„Й1Т| „.,(-.):

где 1 1,2;

g () - функция кромки от угловой

координаты; -с р - 1/2 расстояния между центрами

вращения ножей; f Л-К( )- функция кромки в декартовой

системе координат; R - радиус вращения вершины ножа.

5|. ,,,„Й1Т| „.,(-.):,

где 1 1,2;

g () - функция кромки от угловой

координаты; р - 1/2 расстояния между центрами

вращения ножей; f Л-К( )- функция кромки в декартовой

системе координат; R - радиус вращения вершины ножа.

Ог

Фиг.}

Фиг.2

Фиг.

Фиг. 6

.

г{П

(Риг.9

%-

Фиг.Т2

ФигЛ