Шнековый смеситель - динамически активный макет

Здравствуйте!

Хотим представить вашему вниманию наш пилотный проект шнекового смесителя, который был выполнен в БГТУ им. Шухова на кафедре Механического оборудования в рамках защиты магистерской диссертации. 

Автор проекта - Полина Самсонова , на момент выполнения проекта магистр 2го курса БГТУ им. В. Г. Шухова. Мое участие было в формате консультаций и помощи в сборке и настройке смесителя.

Шнековый смеситель, это машина для смешивания различных сухих компонентов, он состоит из рамы 7, конического корпуса 1, в крышке 3 которого сделаны загрузочные патрубки, разгрузочного шибера 6 и мешалки. Мешалка в свою очередь состоит из водила 4 (включающего в себя две конических пары) и шнека 5. Мешалка совершает сложное планетарное движение, вокруг оси конуса и оси шнека, которое в установке осуществляется через двигатель и червячный мотор редуктор.

Сначала была построена модель лабораторной установки смесителя в САПР NX, на основе которой было принято решение делать прототип. Первым важным моментом, было определиться с размером прототипа. Исходили из размеров рабочей области принтера (в нашем случае это ZAV BIG и ZAV LITE), количества оставшегося времени и функциональности будущего прототипа. В итоге было принято решение уменьшить установку смесителя в 5 раз. После этого началось масштабирование модели, которое продолжалось на протяжение всего процесса печати, так как, к сожалению, всего предусмотреть нельзя. Были проблемы и с коническими парами, которые оказались слишком маленькими для печати, и с тем что по итогу приходилось утолщать или уменьшать детали, но пройдя этот путь была готова полноценная модель прототипа.

Начался процесс печати, начали с рамы, и с учетом того, что она должна выдержать вес всей конструкции, было принято решение печатать из ABS. В итоге после удаления поддержек на швеллерах и сборки получили готовую раму.

После рамы напечатали корпус смесителя, который необходимо было сделать из SBS для прозрачности. Прочитали несколько статей про постобработку SBS на 3Dtoday.ru, и приступили к экспериментам. Печатали модель в режиме ваза, первый корпус был отпечатан соплом 0.4, что привело к расслоению пластика после обработки сольвентом. Затем было принято решение использовать сопло 1,2 мм, отпечатали несколько штук корпусов и тоже начали обработку, результат получился намного лучше, чем в предыдущий раз.

Завершив самый сложный этап (на наш взгляд) с печатью корпуса, надо было срочно придумывать систему управления установкой. Первым вариантом были моторчики от дисководов, но уже при печати мы поняли, что размеры прототипа будут больше, чем ранее предполагалось. К тому же, появилась идея автономного запуска двух двигателей, и работы их с разной частотой. По опыту с 3D принтером, решили использовать шаговый двигатель NEMA 17, зубчатые шкивы и ремни GT-2. Что бы всё это заработало, использовали Ардуино , к которому добавили сенсорный экран. Большое спасибо коллегам, которые помогли нам быстро написать скетч и настроить шаговики. В это же время была решена задача по изготовлению корпуса, в котором будет спрятана вся электроника. Материал – фанера, пазы для воздушного охлаждения, гравировка. Готово, переходим дальше.

Как всегда, нас поджидал дедлайн, шансов на ошибку не было от слова совсем, а наибольшие опасения были связаны с зубчатыми парами внутри водила.

Некоторые технические решения, которые очень неплохо сработали в данном проекте: валы из отверток различной длины, посадочные места в корпуса подшипников печатались отдельно и были идеально ровные, сборно-разборная технология (хотя сначала хотели склеивать все элементы).

Однако, удача была на нашей стороне, с первого (!!!) раза мы собрали смеситель. Да, где-то были допуски на установку подшипников, что-то пришлось подточить дреммелем, срочно усилить раму, добавив третью ногу. Но когда мы подключили электронику и увидели своими глазами, как же круто все это выглядит.

удем рады ответить на ваши вопросы.