книги / Расчёт и конструирование вибрационных питателей

а вертикальное перемещение

Дифференциальное уравнение вращательного движения в гори­

сительно его вертикальной оси; ср — угловое перемещение.

Из уравнения (90) с учетом уравнения (86) угловое ускорение виброподъемника равно

Горизонтальное перемещение х точек, лежащих на среднем радиусе

спирального лотка, равно

Угол бросания на среднем радиусе спирального лотка виброподъем­

Подставив в выражение (94) уравнения (89) и (93), получим фор­

Виброподъемник с двухмассовым маятниковым вибратором.

НИИтракторсельхозмашем разработана конструкция виброподъем­ ника с двухмассовым маятниковым вибратором, сообщающим си­ стеме подъемника винтовые колебания [3].

На фиг. 45 представлена схема двухмассового маятникового ви­ братора.

Электродвигатель 1 (см. фиг. 45, а) имеет на обоих концах вала

дебалансы 2 , расположенные под некоторым углом 2 у друг к другу. Корпус электродвигателя присоединен к траверсе 3 при помощи шар­ нира 4. Траверса 3 в свою очередь присоединена к основанию 5 при помощи другого шарнира 6.

Ось шарнира 6 , как и в маятниковых вибраторах, предназначен­ ных для возбуждения прямолинейных колебаний, параллельна оси вала двигателя. Ось шарнира 4 перпендикулярна к плоскости, про­ ходящей через ось шарнира 6 и ось вала двигателя. Основание 5 уста­

навливается на рабочем органе виброподъемника.

72

Распределение масс вибратора осуществляется таким образом, чтобы ось дебалансного вала совпадала с центром удара при под­ веске вибратора на шарнире 6 (центр удара находится от оси шарнира на расстоянии, равном длине физического маятника). Ось шарнира 4

располагается выше центра тяжести двигателя на столько, чтобы двигатель всегда находился в устойчивом равновесии (при равно­ весном положении ось дебалансного вала горизонтальна).

Угол бросания (3, обеспечиваемый этим вибратором, определяется следующим образом.

Благодаря наличию центробежных сил на дебалансный вал дей-

(по биссектрисе угла 2у) и вращаются вместе с дебалансным валом. Как известно из теории маятниковых вибраторов, при расположении дебалансного вала в центре удара на основание не передается гори­ зонтальная составляющая сила F. Она полностью уравновешивается

инерционными силами, возникающими при качании двигателя на шарнире 6. Так как можно принять, что центр тяжести двигателя совпадает с осью шарнира 4, на основание не передается горизон­

тальная составляющая вектора момента. Эта составляющая уравно­ вешивается инерционным моментом, возникающим при качании дебалансного вала на шарнире 4.

Таким образом, на спираль виброподъемника действуют состав­ ляющие силы F и момента М, векторы которых направлены вдоль,

7Э

Сила Fy вызывает прямолинейное колебательное движение подъем­ ника вдоль вертикальной оси, а момент Му (вместе с соответствую­

щим гироскопическим моментом)— вращательное колебательное дви­ жение вокруг той же оси. В сумме эти два движения дают винтовое колебательное движение.

При движении вибратора возникают два гироскопических мо­ мента. Первый гироскопический момент Мгх обусловлен колебания­

ми вибратора вокруг вертикальной оси. Вектор его перпендикулярен к оси дебалансного вала и вертикальной оси, т. е. направлен по оси шарнира 4. Следовательно, он изменяет инерционный момент, воз­ никающий при колебании двигателя на шарнире 4. Второй гиро­ скопический момент Мгу обусловлен колебаниями вибратора на шар­ нире 6. Вектор его перпендикулярен к оси дебалансного вала и оси шарнира 4, т. е. направлен по вертикальной оси. Следовательно,

он изменяет инерционный момент, возникающий при колебаниях подъемника вокруг вертикальной оси.

Оба гироскопических момента не искажают характера колеба­ ний виброподъемника, так как гироскопические моменты действуют по тем же осям, что и моменты, обусловленные наличием центробеж­ ных сил дебалансов.

Гироскопический момент Мгу мал по сравнению с Му> и при рас­

чете им можно пренебречь.

Линейное ускорение у при движении виброподъемника по вер­

тикали выражается уравнением

Угловое ускорение ср при колебательном движении вокруг верти­

Горизонтальное перемещение точек, лежащих на среднем радиусе

Подставляя в выражение (94) уравнения (101) и (104), получаем фор­ мулу для определения угла бросания на среднем радиусе спираль-

74

На фиг. 46 представлена конструкция двухмассового маятникового вибратора.

Двигатель 1 с двумя концами вала установлен на двухшарнирной подвеске 3, прикрепляемой к подъемнику. На концах вала установ­ лены дебалансы 4, имеющие секторную форму с вставными пальцами 2.

Благодаря возможности устанавливать в отверстия дебалансов различные количества пальцев можно изменять возмущающее усилие вибратора, а следовательно, и амплитуду колебания вибро­ подъемника. !

Один из дебалансов выполнен поворотным; его угловое положение фиксируется штифтом, вставляемым в отверстия укрепленного на валу диска, в результате этого угол между дебалансами' (2^) может изменяться ступенями. За счет изменения возмущающего усилия и угла между дебалансами можно регулировать режим работы вибро­ подъемника.

Между двигателем и траверсой подвески имеется резиновая про­ кладка, смягчающая удары при слишком больших раскачиваниях двигателя на нижнем шарнире. Аналогичное назначение имеют ре­ зиновые подушки на верхнем шарнире. Раскачивания эти возникают как при разгоне, так и при остановке вращения двигателя.

В электросистеме подъемника предусмотрено торможение двига­ теля противотоком, необходимое для устранения раскачиваний при выбеге, когда число оборотов двигателя совпадает с какой-либо из нескольких собственных частот колебаний.

Шарниры выполнены на роликоподшипниках, что обеспечивает хорошую передачу переменных усилий.

14. Виброподъемники с электромагнитным приводом

Виброподъемники с электромагнитным приводом изготовляются работающими как по способу направленной подвески, так и по спо­ собу свободной зарезонансной подвески.

Виброподъемники со свободной подвеской и приводом от двух или трех электромагнитных вибраторов выпускаются фирмой АЕГ (ФРГ). Тангенциально расположенные вибраторы подвешиваются к ра­ бочему органу подъемника под углом к горизонтальной плоскости, обеспечивая таким образом колебательное движение рабочего органа по спирали. Вибраторы включаются так, чтобы они работали в одной фазе. Виброподъемники этого типа выпускаются высотой от 1 до 2,75 м. Спиральный желоб изготовляется из стали или из легких сплавов. Вес подъемника высотой 2,5 м и внешним диаметром желоба 560 мму включая вибраторы, составляет 250 кг. Мощность привода

виброподъемников в зависимости от производительности и высоты подъема составляет от 50 до 600 вт.

75

CD

Фиг, 46

из трубы 1, на наружной цилиндрической поверхности которой про­

точена винтовая канавка. В винтовую канавку ввернуты разрезные кольца 2, которые привариваются к трубе и свариваются между со­ бой так, что образуют сплошной винтовой лоток. Труба 1 скреплена с кольцом 6, которое опирается на три наклонных пружинных стерж­

ня 7, расположенных по касательной к окружности, проходящей через точки крепления стержней к кольцу 6. Нижние концы этих наклонных стержней закреплены на массивной плите 9 (реактивной

массе), на ней же тангенциально установлены три электромагнитных вибратора 8, сообщающие трубе 1 со спиральным лотком крутиль­

ные колебания. За счет изгиба наклонных стержней эти колебания преобразуются в колебание винтового лотка подъемника по спирали.

В плиту 9 запрессована направляющая стойка 5, имеющая воз­ можность перемещения в подшипниках скольжения 3 и 14. Подшип­ ники скольжения закрыты сверху крышкой 16.

Для виброизоляции подъемника он установлен на амортизаторах — витых цилиндрических пружинах 12, причем во избежание чрезмер­ ной подвижности подъемника относительно неподвижной плиты 11 на последней закреплена колонка 13, входящая в кольца, запрес­

сованные в направляющую стойку 5, с небольшим зазором.

Для уменьшения шума, возникающего при движении заготовок по стальному винтовому лотку, его поверхность покрыта износо­ стойкой резиной 4. Привод и подвеска трубы 1 закрыты неподвиж­ ным кожухом 15, установленным на стойках 10. Последние свободна проходят через отверстия в плите 9 и ввинчены в плиту 11.

Конструкция вибраторов и способ крепления пружинных стерж­ ней такой же, как и у бункерного вибропитателя, показанного на фиг. 39. Виброподъемник работает на частоте 50 гц. Для этого катушка

вибратора подключается к промышленной сети через селеновые вы­ прямители. Сила тока, а следовательно, и амплитуда колебаний ре­ гулируются реостатом на пульте управления.

Вибрационный питатель-подъемник с двумя рабочими массами.

Конструкция виброподъемника с двумя рабочими массами отличается от других конструкций резонансных подъемников и вибропита­ телей двухмассовых систем тем, что обе колеблющиеся массы служат рабочими органами и полностью используются для полезной рабо­ ты — подъема деталей. Благодаря этому вес подъемника такой кон­ струкции при одинаковой мощности и высоте подъема уменьшается в несколько раз по сравнению с обычными, имеющими реактивную плиту.

На фиг. 49 представлена конструкция виброподъемника, разра­ ботанная в ЛПИ, для подъема и накопления заготовок игл топлив­ ного насоса в автоматической линии.

На нижней плите 6 жестко крепятся чаша 5 с коническим дном и нижняя труба 2, являющаяся первой половиной транспортирующего органа подъемника. К нижней плите 6 на упругих цилиндрических стержнях (пружинах) 11, расположенных внутри нижней трубы, под?

78

вешена верхняя плита 14, с которой через башмаки 1 жестко связана? верхняя труба 15, служащая второй половиной транспортирующего

органа подъемника. Наружная поверхность обеих труб имеет спи­ ральный лоток, форма которого соответствует форме транспортируемой заготовки. Трубы разделены зазором, несколько большим суммы

вертикальных амплитуд верхней и нижней масс. Торцы их выпол­ нены по винтовой поверхности с шагом, равным шагу спирального лотка (см. вид по стрелке /(). Получившиеся при этом ступени образуют замок, обеспечивающий беспрепятственный переход заготовки с ниж­ ней трубы на верхнюю.

Привод подъемника состоит из центрального вибратора 4 и якоря

5, расположенных внутри нижней трубы и крепящихся соответствен­ но к нижней и верхней плитам. Для устранения намагничивания стальных заготовок вибратор и якорь крепятся к плитам через алюми­ ниевые прокладки 13 и 10, увеличивающие сопротивление магнитному

потоку, замыкающемуся через нижнюю трубу. Этой же цели служат

79

магнитные экраны 12. Вся система подъемника опирается на три спи*

ральные амортизационные пружины 9, жесткость которых достаточно мала по сравнению с жесткостью пружинных стержней, что обеспе­ чивает надежную шиброизоляцию основания, на котором расположен подъемник.

Для устранения чрезмерной подвижности подъемника на спираль­ ных пружинах служит направляющая ось 5 , скользящая в тексто­ литовых подшипниках 7. Эта ось, оставляя амортизированной систе­ ме лишь две степени свободы — перемещение по вертикали и враще­ ние вокруг вертикальной оси, ограничивает, возможность остальных перемещений, что очень важно при значительной высоте подъемника.

При пропускании в катушку вибратора 4 промышленного перемен­

ного тока через селеновый однополупериодный выпрямитель якорь и электромагнит вибратора получают вертикальные колебания с час­ тотой 50 гц, которые наклонными пружинными стержнями 11 преобра­ зуются в колебания верхней (детали 1, 3, 13, 14 и 15) и нижней (детали 2, 4, 5, 6) масс по спирали. Такое колебательное движение заставляет заготовки, засыпанные в чашу 5, подыматься вверх по спи­ ральному лотку сначала нижней трубы 2, затем верхней 15. Верхняя

и нижняя массы и их моменты инерции подбираются одинаковыми, что обеспечивает их одинаковые амплитуды колебания, а следовательно,

80