книги / Расчёт и конструирование вибрационных питателей

усилителя вертикального отклонения луча электронного осцилло* графа 3. На экране осциллографа 3 можно наблюдать закон колеба­ ний вибрирующего тела — огибающая кривая А (фиг. 14, а); вторая огибающая — Б представляет собой зеркальное отображение кривой А (или, наоборот, в зависимости от того, в каком направлении двит

жение считать положительным).

Наблюдая на экране осциллографа наводимую э. д. с. и смещая корпус головки с катушками Lv и L3 вдоль оси, можно найти такое

Измерив расстояние между этими двумя положениями корпуса, получим размах колебаний катушки L2.

Для нахождения крайних положений корпуса головки его пере­ мещают до тех пор, пока экстремальные точки огибающих кривых на экране осциллографа не совпадут (фиг. 14, б). Так как кривая

колебательного движения имеет два экстремальных значения, то, следовательно, и корпус будет иметь два положения, при которых совпадают одноименные экстремальные точки обеих огибающих (основной и зеркальной, фиг. 14 б и в).

Расстояние между этими двумя положениями является размахом колебательного движения катушки L 2.

Устройство измерительной головки показано на фиг. 15. Ка­ тушка датчика 7, прикрепляемая к вибрирующему лотку, распола­ гается между катушками головки 6 и 8 так, чтобы оси всех катушек

-совпали. Соосность катушек с требуемой точностью достигается до­ вольно легко, для этого все катушки имеют одинаковые внутренние отверстия, через которые при установке пропускается стержень. Катушки заключены в двойной экран: внутренний 5, изготовленный из стали, и наружный 4, которым является корпус головки, — из алюминия. Катушки головки прикреплены к корпусу с помощью таек 3 и 9. Корпус головки имеет сбоку окно для введения датчика 7

и перемещается по продольным направляющим при помощи микро­ метрического винта ip. Это продольное перемещение (расстояние

32

нии служит для измерения горизонтальной составляющей амплитуды колебаний.

Рассмотренная конструкция виброметра обладает большой чув­ ствительностью и стабильностью в работе и позволяет измерять ам­ плитуду колебаний с точностью до 0,005 мм, кроме того, с помощью

осциллографа и звукового генератора виброметр дает возможность

замерить частоту колебаний системы. Используя магнитоэлектри­ ческий осциллограф, можно записать характер колебания, опреде­ лить затухание в системе, собственную частоту колебаний, а также построить резонансную кривую системы.

Экспериментальная проверка расчетных соотношений коэффици­ ента скорости проводилась на прямолинейном вибролотке и спираль­ ном лотке бункерного питателя.

На фиг. 17 показаны результаты определения коэффициента К с при транспортировке мелких часовых деталей — латунных шестере­ нок, имеющих диаметр 4,5 — 6 мм при толщине 0,2 и 0,3 мм.

Коэффициент трения этих деталей по алюминиевому лотку / = 0 ,6 . Сплошными линиями на графике показаны расчетные кривые

зависимости Кс от максимальной скорости лотка олтах.

График, представленный на фиг. 17, является частным случаем графика, показанного на фиг. 8, в котором величина к3 заменена на 1)лmax при v = 100 щ 9/ = 0,6 и различных параметрах £:

Как видно из графика, экспериментальные значения Кс хорошо

совпадают с теоретическими до режима работы лотка с параметром

34

£ = 1 ,6 , что подтверждает правильность схемы установившегося дви­ жения.

В режимах, имеющих Е выше 1,6, начинается отклонение реаль­ ных Кс от расчетных в сторону уменьшения, которое объясняется

влиянием явлений упругого удара. Для данных нежестких часовых деталей режим с параметром Е = 2,2 является предельным.

П р е д е л ь н ы м будем называть р е ж и м , характеризуемый такой величиной параметра Е, незначительное увеличение которой приводит в результате явлений удара к нарушению установив­ шегося движения заготовки.

Таким образом, заметное от­ клонение действительных вели­ чин Кс от расчетных наблюда­

ется в режимах, близких к предельным.

Так как вибропитатели для штучных заготовок работать в режимах выше предельных не могут, а отклонение действи­ тельных величин Кс от расчет­

ных появляется лишь в режи­ мах, близких к предельным, то расчет Кс> не учитывающий явлений

удара, вполне приемлем для вибропитателей. При этом погрешность в расчете Кс даже в предельных режимах не превышает 20%, причем

ее можно уменьшить, вводя для этих режимов соответствующий по­ правочный коэффициент.

На фиг. 18 представлен график зависимости коэффициента ско­ рости от угла подъема лотка, полученный экспериментальным путем

лотку; 3 — кривая для призматической стальной заготовки по плос­ кому алюминиевому лотку; 4 — кривая для цилиндрической стальной

заготовки по плоскому лотку.

Как видно из графика, с увеличением угла подъема лотка чув­ ствительность режима к изменению величины коэффициента трения возрастает, что подтверждается теоретическим анализом расчетных, формул. При углах подъема лотка до 1,5° для устойчивых загото­ вок коэффициент скорости незначительно зависит от угла подъема-

рости можно пренебречь.

При углах подъема лотка выше 1,5° в расчетах необходимо учи­ тывать влияние угла а и коэффициента трения на величину Кс•

Движение заготовки вверх при больших углах подъема осущест­ вляется путем увеличения коэффициента трения между заготовкой

и лотком. Хорошие результаты в этих случаях дает покрытие рабочей поверхности лотков резиной; при этом можно достичь, устойчивого движения вверх под углом до 20°.

Экспериментальная проверка чувствительности режимов к изме­ нению величины коэффициента трения. Для проверки чувствитель­

ности режимов к изменению величины коэффициента трения были использованы образцы из стали, бронзы, алюминия, свинца, эбо­ нита и резины. За критерий чувствительности режима к изменению коэффициента трения была принята величина

Особенно большое влияние на стабильность движения заготовок оказывает режим работы питателя при загрузке весьма мелких заго­ товок типа часовых деталей толщиной порядка 0,2—0,8 мм.

Коэффициент трения мелких заготовок, взятых из одной партии в производственных условиях, может изменяться в широких преде­

0,6 мм. Шестеренки были шлифованные и после нарезки зубьев на

одной стороне имели заусенцы. Исследование проводилось на пря­ молинейном лотке установки, описанной выше, при частоте колеба­ ний лотка v = 100 гц.

При этом угол подъема лотка а =2°; угол бросания (В= 14°. Ре­ зультаты эксперимента приведены на графике (фиг. 19), где по оси

36

кими параметрами £ и для мелких деталей обеспечивает значитель­ но большую стабильность движения. Значительные колебания коэф­ фициента скорости по абсолютной величине в этом эксперименте объясняются не только влиянием изменения величины коэффициента трения, но также и влиянием сил сцепления с лотком на движение заготовок с весьма гдадкой поверхностью, в результате чего характер их движения будет со­ ответствовать режимам с меньшими величинами £, чем замеренные.

С другой стороны, на движение некоторых де­ талей с заусенцами в ре­ жиме с I = 2,2 значитель­

ное влияние оказывают явления упругого удара.

Для определения оп­ тимальных режимов ра­ боты вибропитателя, оцен­ ки влияния упругости уда- “п

ров заготовок о лоток в конце их микрополетов и учета других факторов, не отраженных в

теории (явлений прилипания заготовки к лотку), необходимо точ­ ное экспериментальное исследование этих яв­ лений.

Экспериментальный способ исследования про­ цесса движения заго­ товок по вибрационному лотку*. Этот способ

основан на использо­ вании индуктивного датчика, встраиваемого в исследуемый образец.

Конструкция датчика показана на фиг. 20.

На сердечник 1 (выполненный из армко железа) надета катушка 2, намотанная тонким проводом (0,07 мм). Датчик вставляется в обра­ зец 3>движение которого исследуется, и прижимается планкой 5 при по­ мощи двух винтов 4. Опорная поверхность образца 3 на 0,1—0,2 мм

выступает над поверхностью датчика таким образом, что между дат­ чиком и поверхностью лотка, на котором лежит образец 3, имеется воздушный зазор.

37

Как было показано выше, в процессе движения по вибрирующему лотку заготовка отрывается от лотка и часть пути пролетает в воз­ духе.

При отрыве заготовки от лотка происходит изменение воздуш­ ного зазора между датчиком, встроенным в заготовку, и поверхно­ стью лотка. Вследствие изменения зазора изменяется магнитное сопротивление цепи, а следовательно, и индуктивность катушки 2, надетой на сердечник и включенной в цепь переменного тока.

Датчик индуктивности характеризуется не только индуктивным, но и активным сопротивлением. Полное сопротивление катушки со стальным сердечником определяется активным сопротивлением об­ мотки (медной) и потерями в стали на перемагничивание и вихревые

Очевидно, что вибрационный лоток может быть изготовлен из ферро­ магнитного материала, являющегося хорошим проводником магнит­ ного поля, или из материала, являющегося хорошим проводником электрического тока. В первом случае преимущественно меняется индуктивное сопротивление, во втором — активное.

Следовательно, датчик может работать на стальном лотке, а также алюминиевом или медном. Стальной лоток можно армировать пласт­ массой, резиной и другими материалами и исследовать процесс дви­ жения по этимматериалам.

Схема включения датчика приведена на фиг. 21.

Напряжение от звукового генератора с частотой 35—45 кгц (та­

кая частота выбрана для устранения влияния магнитного притяже­ ния на характер движения заготовки) подается на вход измеритель­ ного моста, в одно из плеч которого включен индуктивный датчик. Концевые выводы измерительной катушки LU3Mсделаны из тонких

проводов для того, чтобы они не мешали движению катушки. Балансная катушка Ьбал конструктивно выполнена так же, как и

измерительная. Воздушный зазор у балансной катушки во время балансировки устанавливается с помощью микрометрического винта. Потенциометр Rz предназначен для балансировки моста по активной составляющей, а конденсатор С2— по реактивной составляющей.

38

На выходе измерительного моста получается напряжение с часто­ той, равной частоте напряжения, подаваемого на вход моста, промодулированное по амплитуде кривой движения заготовки. Напря­ жение, снимаемое с измерительного моста, подается на вход уси­ лителя, а оттуда через детектор на магнитоэлектрический вибратор ос­ циллографа.

Поскольку вибратор (шлейф) не успевает следить за частотой 35— 45 кгц (для записи этого процесса ус­

танавливается вибратор с частотой собственных колебаний 1200 или 2000 колебаний в секунду), он является как бы механическим интегратором, в результате чего получаем огибаю­ щую, представляющую собой кривую движения заготовки. Одновременно с записью кривой движения заготовки по другому каналу осциллографа за­ писывается кривая движения лотка (от индуктивного вибратора, фиг. 16).

Имея кривую движения лотка в ■определенном режиме и кривую дви­ жения детали, по осциллограммам можно определить фазу отрыва заго­ товки от лотка, фазу встречи заготов­ ки с лотком, длительность свобод­ ного полета, влияние упругих свойств заготовки (вторичные отскоки после удара) на ее движение в различных режимах.

Для определения по осциллограммам абсолютной величины от­ рыва заготовки от лотка датчик калибруется при помощи приспо­ собления, показанного на фиг. 22.

Исследуемый образец 1 с датчиком закрепляется при помощи винтов 2 в текстолитовой оправке 3. Оправка 3 крепится на шарнире стержня 5 при помощи гайки 4. Такое шарнирное соединение позво­

ляет установить плоскость датчика параллельно плоскости лотка. Стержень 5 перемещается в корпусе 6 калибровочного устройства.

На верхний конец стержня 5 опирается измерительный наконечник индикатора 7. Таким образом, величину вертикального перемеще­ ния образца 1 указывает стрелка индикатора.

Корпус калибровочного устройства 6 прикреплен к плите 8, закрепленной в штативе. Подъем катушки осущестг л яется рычагом 10 при помощи микрометрического винта 9. Килибровка датчика осуществляется следующим образом: при помощи винта 9 образец /

с датчиком, включенным в электрическую схему, поднимается на

39

различные расстояния над лотком и на пленке осциллографа дела­ ются соответствующие отметки, по которым при расшифровке осцил­ лограммы определяется масштаб величины отрыва заготовки от лотка.

На фиг. 23 показаны осциллограммы, дающие полную картину вертикальных перемещений заготовки относительно стального лот­ ка при его вибрации.

На осциллограмме (фиг. 23, а) показаны кривые движения сталь­

ной заготовки и лотка в режиме с параметром £ = 1,5.

Кривая / — синусоида колебаний лотка, кривая I I — верти­

кальные перемещения заготовки относительно лотка. Горизонтальные прямолинейные участки кривой II соответствуют движению заготов­

ки совместно с лотком, выпуклые участки соответствуют ее микро­ полетам над поверхностью лотка.

Приняв за начало отсчета одну из вершин синусоиды /, по осцил­ лограмме можно определить фазу отрыва заготовки от лотка ср0, фазу встречи заготовки с лотком <рв, максимальную величину отрыва

заготовки от лотка smax и соответствующую ей фазу cps.

Величина smax определяется в масштабе как расстояние между го­

ризонтальным участком совместного движения и вершиной выпук­ лого участка кривой I I . При увеличении параметра Нна кривой дви­ жения заготовки (фиг. 23, б) в результате упругого удара может по­

явиться участок вторичного отскока детали от лотка (второй выпук­ лый участок с меньшей вершиной).

Предельные режимы работы питателя. Режим с ? = 1,6 для дан­

ной заготовки и лотка является предельным, так как дальнейшее

40

увеличение параметра Еприводит к хаотическому движению заготов­ ки с резким возрастанием величины отрыва ее от лотка.

Режим хаотического движения заготовки, наступивший при £ = = 1,65, показан на фиг. 23, в. Так как величины отрывов в этом слу­

чае сильно возросли, то для размещения кривой движения заготовки

Как показали эксперименты, хаотическое движение у определен­ ной заготовки наступает всегда при одной и той же скорости соударе­ ния ее с лотком после микрополета, которая при работе на разных частотах будет соответствовать режимам с различными параметрами?.

к нарушению установившегося периодического движения заготовки. Таким образом, предельным режимом для данной заготовки будет режим, в котором скорость соударения ее с лотком равна предельно

дельный режим наступил при Е= 1,6.

Если по графику (фиг. 10) определить скорость соударения для трех приведенных режимов, то можно обнаружить, что всем им соот­ ветствует \Vyd\nped ~ 7 0 мм/сек. Таким образом, зная предельную ско­

рость соударения для данной заготовки, определенную при какой-то- одной частоте колебаний лотка по графику (см. фиг. 10) или по фор­ муле (68), можно определить предельный режим при любой другой частоте колебаний вибрационного питателя.

Величина предельной скорости соударения зависит от материалов лотка и заготовки, размеров и чистоты поверхности, устойчивости заготовки на поверхности лотка, наличия и размеров заусенцев.

41