книги / Расчёт и конструирование вибрационных питателей

Экспериментальное определение затухания в системе вибропита­ теля. Экспериментальное исследование затухания проводилось на

нескольких вибропитателях с подвеской чаши на цилиндрических стержнях. Записывались осциллограммы свободных колебаний вибро­ питателя с пустой чашей, а затем с чашей, в которую загружалось различное количество заготовок. Для записи колебаний использо­ вался индуктивный виброметр, описанный в гл. I, параграфе 4. Запись осциллограмм осуществлялась следующим образом. Чаше питателя сообщались колебания в эффективном режиме с парамет­ ром %= 2. Затем включалась запись на магнитоэлектрическом осцил­

ные таким образом осциллограммы свободных колебаний позволили определить затухание в системе питателя без загрузки, а также влия­

На фиг. 60, а показана осциллограмма свободных колебаний пи­

тателя без загружаемых заготовок. Как видно из осциллограммы, затухание в системе весьма мало. Отношения последовательных амплитуд колебаний практически равны между собой и составляют 1,04.

Логарифмический декремент затухания колебаний X =1п1,04 = = 0,039. Период колебаний составляет Тср — 0,0218 сек. Коэффициент

На фиг. 60, б, в иг показаны осциллограммы свободных колебаний

питателя, загруженного заготовками.

При загрузке питателя осциллограммы снимались на повышен­ ной скорости движения ленты. Отношение приведенной массы загру­ женных заготовок т3 к приведенной массе питателя т при снятии

осциллограммы, показанной на фиг. 60, б, было равно — = 0,5. Как

видно из осциллограммы, загрузка питателя заготовками значительно увеличивает демпфирование в системе.

На фиг. 60, в показана осциллограмма свободных колебаний при

отношении^ = 1, а на фиг. 60, г — осциллограмма, снятая при

— = 1,5.

т

Результаты, полученные из осциллограмм свободных колебаний питателя при различных загрузках, приведены в табл. §.

Щ

103

Эта работа должна быть равна энергии Е ”, рассеиваемой вслед­ ствие действия силы вязкого сопротивления Тсопр= — hy за тот же

промежуток времени.

Умножая силу сопротивления ТС0Пр на ydt и интегрируя винтер-

вале от 0 до т, получаем для рассеиваемой за цикл энергии выражение

Приравнивая Е' и получаем уравнение для определения ам­ плитуды возмущающей силы F:

Средняя мощность У, необходимая для преодоления силы сопро­ тивления,

21. Определение основных конструктивных параметров вибропитателя

Правильно разработанная конструкция вибрационного питателя должна обеспечить надежную его работу в оптимальном для данных заготовок режиме и иметь требуемую производительность при мини­ мальной потребляемой энергии.

Параметры оптимального режима работы питателя зависят от частоты колебаний, характера загружаемых заготовок и скорости их движения, которая должна обеспечить требуемую производительность питателя.

Производительность вибрационного питателя определяется по формуле

заготовок, движущихся по лотку.

Производительность вибрационного питателя не является вели­ чиной строго постоянной, а может колебаться в определенных пре­ делах в зависимости от колебаний величины скорости движения за­ готовок и коэффициента заполнения.

105

Для обеспечения бесперебойной работы станка-автомата вибра­ ционный питатель, подающий заготовки в станок, рассчитывают на работу с «переполнением», т. е. расчетную производительность пи­ тателя Q берут несколько большей производительности станка Qcm:

где кп — коэффициент переполнения, учитывающий превышение про­

изводительности питателя над производительностью станка. Величина коэффициента переполнения зависит от стабильности

работы питателя и количества заготовок, вмещающихся в магазин, устанавливаемый между питателем и рабочим органом станка. Для большинства вибрационных питателей можно принять кп = 1,1~-1,3.

Требуемая скорость движения заготовок по лотку вибропитателя определяется из формулы (134)

Максимально возможная теоретическая производительность опре­ деляется как производительность питателя при движении заготовок (имеющих требуемую ориентацию) сплошным потоком без промежутков

Коэффициент заполнения зависит от количества степеней ориен­ тации заготовки, соотношения ее габаритных размеров, конфигура­ ции еещоверхностей и способов ориентирования заготовки.

Коэффициент заполнения для гладких цилиндрических заготовок, ориентация которых осуществляется при помощи способов, показан­ ных на фиг. 52, а, в и г, находится в пределах к — 0,90-7-0,98.

Коэффициент заполнения при способе первичной ориентации глад­

ких заготовок с отношением ^<1, показанным на фиг. 52, б, ра­

вен к = 0,7ч-0,9, а по способу сбрасывания неправильно располо­

женных заготовок с 1 (фиг. 52, д и е) равен к = 0,35-ь0,55.

Коэффициент заполнения для заготовок более сложной формы, ориентация которых осуществляется на нескольких этапах (общим числом г) определяется по формуле

где Ki, кг, . . ., кг — относительные коэффициенты заполнения после

соответствующего этапа ориентирования, Относительный коэффициент

106

заполнения кг после 2-го этапа ориентирования определяется по фор­

муле

Для цилиндрических заготовок второго класса с отношениями-^-> 1

и-^-<1 иплоских заготовок первого класса формула (139) для опре­

деления относительного коэффициента заполнения после второго этапа ориентирования примет вид

Заготовки этих типов после первичной ориентации имеют распо­ ложение наибольшим размером I вдоль лотка, поэтому можно при­

нять

/1 = /а = /.

Вероятность расположения заготовок определенным концом впе­

то после второго этапа ориентирования на лотке останутся заготовки

Относительный коэффициент заполнения после первичной ориен­ тации способами, показанными на фиг. 52, а, в, г, равен = 0,90-ь

0,98. Коэффициент заполнения таких заготовок после полного ориен­ тирования, определяемый по формуле (138), будет находиться в пре­ делах

к = кгк2 = (0,90 — 0,98) • 0,5 = 0,45 0,49.

Если принять меры для поворота во время падения сбрасываемых заготовок в требуемое положение (фиг. 55, а), то коэффициент запол­ нения можно повысить до к = 0,6-^-0,7.

Частота колебаний. При выборе частоты колебаний, на которой

будет работать питатель, исходят из следующих соображений. Наи­ более просто осуществлять колебания чаши питателя при помощи

107

электромагнитных вибраторов, работающих с частотой 50 и 100 гц. Частоту 100 гц целесообразно применять у вибрационных питателей для мелких заготовок с диаметром чаши до 200 мм. Для частоты 100 гц режим работы питателя, определяемый по предельной скорости

соударения заготовок, будет иметь более высокий параметр £, а сле­ довательно, будет менее чувствительным к изменению коэффициента трения и будет иметь больший коэффициент скорости.

У более крупных питателей при больших размерах колеблющихся поверхностей и значительных амплитудах колебаний работа на вы­ сокой частоте сопровождается неприятным шумом. Кроме того, при меньшей частоте колебаний допустимы менее жесткие и, следовательно, более легкие колеблющиеся массы питателя, что в свою очердь при­ водит к уменьшению общего веса питателя и уменьшению габа­ ритов и мощности вибратора. Поэтому у вибрационных питателей с диаметром чаши до 500 мм целесообразно применять частоту 50 гц.

Для питателей более крупных размеров желательно применять частоту 16—25 гц, так как при этих частотах, лежащих на пороге

слышимости, шум, вызываемый работой питателя, значительно меньше. Такая частота колебаний достигается при помощи электромагнитных вибраторов, питаемых током пониженной частоты, а также при по­ мощи инерционных дебалансных или эксцентриковых вибраторов. На­ пример, инерционный вибратор или вибратор с эксцентриком, имею­ щие стандартный электромотор с числом оборотов 1440 об!мин, обес­ печивают частоту 24 гц.

чина коэффициента скорости и увеличивается чувствительность ре­ жимов к изменению величины коэффициента трения, т. е. движение заготовки становится менее устойчивым. При определенных предель­ ных величинах углов апргд, зависящих от коэффициента трения за­

готовки по лотку и режима работы питателя, движение заготовок вверх по лотку становится невозможным.

Поэтому величину угла подъема лотка а следует выбирать мини­ мально возможной, учитывая величины предельных углов для дан­ ных заготовок. Обычно угол подъема а для стальных заготовок, дви­ гающихся по стальному лотку в эффективных режимах $ = 1,6—2, принимается в пределах ос = l-f-3°. Увеличение угла а можно допу­ стить для заготовок с высоким коэффициентом трения по поверх­ ности лотка (см. фиг. 18).

Конструкция и размеры чаши питателя, форма и шаг спираль­ ного лотка. Форма и размеры чаши питателя зависят от размеров

загружаемых заготовок, способа ориентации и объема одновременно засыпаемой партии заготовок. Чаша питателя может иметь цилиндри­ ческую или коническую форму. Предпочтение отдают цилиндрической форме чаши как более технологичной. Спиральный лоток обычно выполняют на внутренней цилиндрической поверхности чаши.

108

Форма и шаг спирального лотка выбираются в зависимости от способа ориентации и размеров заготовок.

Для плоских и цилиндрических заготовок, имеющих толщину порядка 10 мм и более, при применении способа первичной ориента­

ции, показанного на фиг. 52, б, можно рекомендовать плоский лоток, выполненный так же, как у питателя, представленного на фиг. 38. Рабочая плоскость лотка должна быть наклонена в сторону стенки чаши под углом 3—4° для более устойчивого движения заготовок, которые при этом прижимаются к стенке чаши.

Шаг спирального лотка в этом случае должен быть таким, чтобы на лоток не могли попасть одновременно две заготовки одна над дру­

Минимальный средний диаметр спирального лотка питателя опре­

С другой стороны, для обеспечения высокого коэффициента за­

кой чашей к лотку на расстоянии от днища чаши, меньшем диаметра заготовки, необходимо закрепить опрокидыватель 18 (см. фиг. 38)

для опрокидывания заготовок, двигающихся по днищу в вертикаль­ ном положении. Высота чаши Я при наличии предбункера выбира­ ется в пределах Я = (0,2-ь0,4)D. При отсутствии предбункера

высота чаши выбирается в зависимости от объема одновременно загружаемой партии заготовок.

При первичной ориентации средних и крупных заготовок по спо­ собу, показанному на фиг. 52, в, диаметр чаши питателя определяется

по формуле (144), а шаг спирали выбирается исходя из угла подъема лотка а — 1,5-ь2°.

Для мелких заготовок диаметр чаши выбирается исходя из объема загружаемых заготовок. Коническую чашу в питателях применяют обычно для заготовок относительно сложной формы при необходи­ мости иметь два или больше спиральных лотков.

109

В случае многозаходной спирали для уменьшения угла подъема лотка расстояние между соседними витками необходимо делать ми­ нимально возможным, что в некоторых случаях будет приводить к заклиниванию заготовок в закрытом сверху лотке. Кроме того, закрытый сверху лоток может снизить коэффициент заполнения и не всегда удобен для расположения на нем ориентирующих устройств. Спиральные лотки, выполненные на конической внутренней поверх­ ности чаши, могут при небольшом расстоянии между витками по вертикали иметь открытую сверху рабочую поверхность.

Чашу питателя для заготовок небольших размеров целесообразно изготавливать вместе со спиральным лотком из цельного материала (дюралюминий, сталь или пластмасса). Чашу питателя для средних и крупных заготовок можно изготавливать составной. Для этого на внутренней поверхности цилиндрического кожуха нарезается вин­ товая канавка глубиной 2—3 мм и шириной, равной толщине лотка.

Затем в эту канавку ввинчиваются лотки, изготовленные в виде ко­ лец, разрезанных по радиусу. Лотки должны иметь жесткое соеди­ нение с кожухом, что достигается сваркой.

Для устранения излишнего шума, создаваемого заготовками при их микрополетах, рабочую поверхность лотка покрывают износо­ стойкой резиной.

Днище чаши питателя выполняется конической формы для на­ дежного поступления заготовок к спиральному лотку. Угол при вершине этого конуса зависит от коэффициента трения и формы за­ готовок. Для средних заготовок цилиндрической формы этот угол выполняется равным 160—170°. Для плоских заготовок и заготовок малых размеров с высоким коэффициентом трения угол при вершине делают меньше. Вибрационные питатели снабжаются предбункером (см. фиг. 38) в случаях, когда необходимо загружать в него большие партии заготовок сравнительно крупных размеров. Размеры предбункера определяются объемом одновременно загружаемых заготовок.

Для того чтобы в предбункере не образовывались своды, предбункер должен иметь диаметр воронки на выходе

Угол наклона подвесок. Угол наклона подвесок к вертикали ф

(см. фиг. 39) должен обеспечить получение требуемого угла броса­ ния р на спиральном лотке питателя. От правильного определения величины угла ф будет зависеть режим работы питателя и достига­ емая им производительность.

В бункерных вибрационных питателях наклоннные подвески обыч­ но располагают таким образом, чтобы горизонтальная проекция их была касательна к окружности радиуса г, проходящей через точки крепления подвесок к чаше.

110