Вибрационные загрузочные устройства

Средняя скорость движения изделия по лотку в направлении оси х

Vср = 2pnвAх k,

откуда

         (5)

где Аг и Ав - соответственно горизонтальная и вертикальная амплитуды колебаний, которые обеспечиваются соответствующими приводами. Таким образом, для продвижения тела снизу вверх слева направо необходимо, чтобы тело удержалось на лотке, а это становится возможным, если сила трения будет больше силы инерции. При обратном движении лотка (сверху вниз справа налево) тело должно как бы оторваться от лотка и на время зависнуть. Для этого сила инерции должна быть больше силы трения. Следующий период движения лотка в прямом направлении захватывает и переносит тело на некоторую величину шага. При возврате лотка тело зависает.

На таком принципе работают вибрационные лотковые и бункерно-магазинные загрузочные устройства. Вибрационный лоток прямолинеен и не имеет накопителя, поэтому часто используется как внутриоперационное транспортное средство, успешно конкурирующее с транспортерами и лотками-склизками, но уступая в скорости пневмотракту.

Вибрационные бункерно-магазинные устройства могут применяться как вспомогательные устройства, встроенные в оборудование, являясь частью технологического автомата, его компонентом либо автономным устройством, выполняющим функции вспомогательного оборудования. Вибробункерные загрузочные устройства строятся как с объединенным приводом, так и с раздельным (рис. 6,а, б). В последнем случае для вертикальных и крутильных колебаний используют автономные приводы. Первые ВБЗУ являются наиболее простыми по конструкции, но уступают вторым по максимальнойй скорости перемещения изделий по лотку. В большинстве случаев максимальные скорости не реализуются, поэтому наибольшее распространение получили ВБЗУ с объединенным приводом. Устройство ВБЗУ (рис. 6,а)включает в себя основание 5 (реактивная масса), на котором крепится электромагнит 4, три равномерно  расположенных пружинных стержня 3 и верхний фланец с якорем электромагнита. Пружинные стержни крепятся к основания (снизу) и фланцу одинаковыми зажимами. На основании устанавливают блок контактных зажимов для подключения катушки электромагнита к питающей электросети. К верхнему фланцу жестко присоединяют бункер, состоящий из емкости (чаши) 1 и днища 2. Для уменьшения передачи колебаний на оборудование основание ВБЗУ установлено на резиновых амортизаторах 6.

Устройства такой конструкции изготовляют с размерами чаш в большом диапазоне (от 100 до 450 мм). Регулирование скорости движения деталей по лотку производят дистанционно изменением напряжения или тока цепи питания.

В Вибрационных бункерных устройствах с электромагнитным приводом применяют две основные схемы питания электромагнитов: непосредственно от сети (при этом получают частоту вынужденных колебаний nв = 100 Гц) и с выпрямителем (однополупериодичное выпрямление частотой nв = 50 Гц). Устройство без выпрямителя рекомендуется применять при разрботке загрузочных устройств с диаметром бункера до 200 ... 250 мм, с выпрямителем (nв = 50 Гц) при диаметре бункера более 200 мм.

Для сложных по конфигурации изделий, а также для получения большей производительности применяют ВБЗУ с раздельным приводом. Такой ВБЗУ (рис. 6,б) представляет собой систему с независимыми приводами крутильных 4 и вертикальных 6 колебаний, что обеспечивает большую производительность и плавное перемещений изделий. Такая плавность особенно желательна при перемещении нежестких изделий.

 

 

4 Расчет основных параметров  ВЗУ

 

 

4.1 Расчет режима работы ВБЗУ

Методика проектирования  ВБЗУ включает расчеты режима работы, конструктивных размеров чаши, основных параметров движения изделий, амплитуды колебаний лотка, колебательной системы, движущей силы вибратора, параметров электромагнитного вибратора.

Расчет режима работы ВБЗУ подразумевает определение средней производительности Qср, средней скорости движения изделия по лотку Vср, коэффициента заполнения лотка кз.

Средняя производительность ВБЗУ

Qср = Qст / (1 - кн),         (6)

где Qст - цикловая производительность оборудования, в ритме которого должно работать ВБЗУ; кн - коэффициент, учитывающий нестабильность подачи изделий загрузочным устройством (из-за изменения степени заполнения бункера, изменения напряжения сети, непостоянства коэффициента трения, загрязнения лотков (кн = 0,2 ... 0,3). Средняя скорость движения изделия по лотку

мм/с,         (7)

где lи - длина изделия (размер в направлении движения), мм; кз - коэффициент запоненя лотка изделиями в требуемом ориентированном положении, он зависит от типа ориентирующих устройств (устройства пассивной ориентации разряжают поток, активные - не разряжают, т. е. не снижают производительности) кз = P(l0)Cп, где P(l0) - коэффициент вероятности правильно ориентированных изделий; Cп - коэффициент плотности потока изделий; Cп = lи / (lи+S), где S - среднее значение зазора между изделиями на лотке (при S = 0, Cп = 1). При пассивном ориентировании симметричных валиков и втулок по цилиндрической поверхности (при lи > d)

        (8)

для несимметричных деталей

.        (9)

Для тонких симметричных пластин (b < lи >>s) и длинных цилиндрических деталей lи > 10d P(l0) = 1. Для изделий сложной формы значения P(l0) удобнее определять экспериментально. Таким образом,

Vcp = Qст/ (1 - kи) P(l0)Cп        (10)

или через амплитуду колебаний

Vср = 2pnвA cos (a - b) kv,         (11)

где nв - частота вынужденных колебаний (50 или 100 Гц); А - амплитуда колебания лотка; (a - b) - угол бросания изделия; kv - коэффициент, учитывающий уменьшение Vср относительно амплитудного значения скорости лотка. Значение Vср зависит от конструктивных параметров ВБЗУ и режима его работы R0. При R0 <1 безотрывное движение изделий по лотку; при 1< R0 <1,16 - плавное движение без существенного отрыва от лотка; при 1,16< R0 <1,7 - движение с подбрасыванием.

Для R0 <1 kv = (0,18 ... 0,2) R0 (1 - tg b/f).

Для 1< R0 <1,16 kv = (0,18 ... 0,2) R0 (1 - tg b/f) (1 + (1 - 1/ R0)2).

Для 1,16< R0 <1,7 kv = R(с) (1 - 1/ R02)(1 - R02 tg b/f), где b - угол наклона лотка к горизонту (обычно его принимают минимальным, b = 1,50); к (с) = 1 - кв / 2. Значение кв находят из графика, значения коэффициента трения f (для R0 >1) даны в таблице 1.

Таблица 1

Материал		Материал лотка
	сталь		алюминий	резина	капролон
сталь	0,21 ... 0,32		0,11 ... 0,33	0,25 ... 0,43	0,12 ... 0,3
латунь	0,28 ... 0,3		0,18 ... 0,24	0,3 ... 0,37	0,16 ... 0,24
алюминий	0,28 ... 0,33		0,14 ... 0,3	0,3 ... 0,38	0,14 ... 0,28
медь	0,28		0,22	0,3 ... 0,4	0,18 ... 0,25
керамика	0,22 ... 0,46		-	0,42 ... 0,52	0,38 ... 0,44

 

4.2 Расчет конструктивных размеров  чаши 

Конструктивно чаша состоит из обечайки, одной или нескольких, спиральной вибродорожки и конического дна. Обечайка и дно образуют бункер. На дне чаши устанавливаются устройства подготовки к захвату. Вибродорожка служит основным носителем устройств и механизмов захвата ориентирования и выдачи.

Конструктивно чаши разделяют по нескольким признакам.

1. По исходной форме обечайки бункера - конические, цилиндрические, плоские круговые и комбинированные (рис. 9). Конические имеют (рис. 9,а) исполнение с ломаной, прямолинейной, криволинейной и ступенчатой образующими. Цилиндрические (рис. 9,б) используют как наиболее технологичные в изготовлении для автозагрузки любых ПО. Плоские круговые (рис.9,в) применяют для накопления ПО, для ориентирования простейших деталей, например дисков, переориентирования, разделения или суммирования потоков деталей. комбинированные (рис. 9,г) выполняют, как правило, многоцелевые действия. В них можно производить многономенклатурную загрузку; использовать одну полость чаши как бункер, другую - как место установки ориентирующего устройства, третью - как накопитель или суматор и т. д.

рис. 9

2. По взаимосвязи обечайки, вибродорожки, дна - чаши с жесткой связью элементов, с неподвижной обечайкой, с неподвижным дном,  неподвижным дном и обечайкой, с неподвижной дорожкой, с неподвижной дорожкой и обечайкой.
3. По количеству движущихся потоков ПО - однопоточные и многопоточные.
4. По расположению спирали вибродорожки относительно обечайки: внутри, снаружи, в дне и их всевозможные сочетания, причем с правой и левой резьбой.
5. По характеру поля вибрации - с симметрией поля вдоль вибродорожки; с равномерно изменяемой асимметрией поля в горизонтальной плоскости; с равномерно изменяемой асимметрией поля в вертикальной плоскости; с равномерно изменяемой асимметрией поля в горизонтальной и вертикальной плоскости; с неравномерной асимметрией в горизонтальной плоскости; с неравномерной асимметрией в вертикальной плоскости.
6. По взаимному расположению на виброприводе - одночашечные, многоярусные, коаксиальные, аксиальные, комбинированные. Чаши между собой могут быть соединены общим потоком, не соединены, соединены частично.

Расчет конструктивных размеров чаши включает определение диаметра D, высоты H, шага лотка t, объемаVд загружаемой партии. На (рис. 10) представлены чаши цилиндрические и конические.

рис. 10

Для цилиндрической чаши

,       (12)

где Dв > (5 ... 8) lи - внутренний диаметр чаши, мм; sc-толщина стенки бункера, мм; Vд - обьем загружаемого изделия, мм3; T - период времени между заполнениями чаши, с; Hр - высота заполнения чаши изделиями, мм (Hр = 2,5 h); t - шаг подьема спирального лотка, мм; t = pDcp tg b (угол b = 0,5 ... 30, если лоток без отрицательного угла наклона, то его проверяют на условие однослойного движения изделий);

 при lи/d = 1 ... 1,5;     (13)

k = 1,5 при lи/d > 1,5;

где Dcp - средний диаметр движения изделий по лотку, мм; d - диаметр (высота) изделия, лежащего на лотке, мм; sл - толщина лотка, мм. Для конической чаши

,     (14)

где Dв = (5 ... 8) lи, H = Hp + (1 ... 1,5)t - полная высота чаши. Полученное значение диаметра чаши D округляют до ближайшего большего стандартного значения 60, 100, 120,  160, 200, 250, 320, ... 1000 мм;

Hp = 2,5h = 2,5 (1,5d + sл); H= Hp + h;       (15)

Vд = lи d2p / 4.          (16)

 

4.3 Выбор угла наклона лотка b, определение угла бросания (a - b), угла наклона пружинных подвесок . Угол наклона лотка b выбирают обычно минимальным (1,50). Угол бросания

(a - b) = arctg .        (17)

Для 1< R0 <2 угол (a - b) выбирают по номограмме (см. Рис. 8) и затем определяют угол a.

 

4.4 Расчет параметров движения  изделия и колебательной системы

Расчет колебательной системы включает определение частоты вынужденных колебаний лотка; амплитуды А; приведенной массы mпр; жесткости пружинных стержней с; размеров пружинных стержней (длины, диаметра или сечения).

Частота собственных колебаний вибросистемы , с - жесткость пружинных стержней; mпр - приведенная масса системы;

,            (18)

где кv = 1,05 ... 1,1 для легких деталей; 1,08 ... 1,15 для тяжелых деталей; nв - частота вынужденных колебаний (50 или 100 Гц).

Для двухмассовой конструкции ВБЗУ

mпр = mв / (1+mв / mн),         (19)

где mв и mн - массы соответственно верхней части (подвешенной на пружинных стержнях) и нижней (неподвижной). На практике часто принимают mв / mн = 0,15 ... 0,3, жесткость при двух защемленных концах стержней

,          (20)

где n - число пружинных стержней (обычно n = 3); Е - модуль упругости пружинной стали; J0 - осевой момент инерции пружинных стержней; l - длина пружинных стержней; tкр - коэффициент, учитывающий влияние скручивания пружинного стержня на его жесткость.

Для сталей марок 65Г и 60С2 [s-1] = 180 МПа=1800 кгс/см2; G и Gи - масса верхней части ВБЗУ и масса изделий, засыпанных в чашу; А0 - относительная амплитуда колебаний приведенной массы; r - радиус заделки стержней

A0 = Ar / R(1 + mв / mн),         (21)

где А  - расчетная амплитуда колебаний лотка, которая определяется из следующей формулы

А = vср / 2pnв cos(a - b)kn.        (22)

 

4.5 Расчет параметров электромагнитного  вибратора

Усиление вибратора должно обеспечивать заданную амплитуду колебаний лотка ВБЗУ

F = 4p2nв2 mкрАkn / l,         (23)