Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Определение ширины лотка МН БЗУ



Магазины-накопители обычно выполняются в виде лотковых устройств (наклонных и вертикальных устройств), в которых детали перемещаются под действием собственного веса скольжением, качением или падением. Падение деталей на прямоугольных участках вертикальных лотков должно быть без заклинивания между стенками лотка и без потери ориентации. Выполнение этих требований достигается выбором ширины лотка «В». При определении ширины лотка исходным является условие заклинивания детали в лотке. Вероятность заклинивания связана с наличием проходного зазора S между лотком и деталью S= D-l, где l – габаритный размер детали по ширине лотка.

Одно из положений детали при ее заклинивании в лотке показано на рис. 3.10. В этом положении деталь контактирует с лотком в точках А и Б. Линия заклинивания «А-Б» проходит под некоторым углом b, который называется углом заклинивания.

Рис. 3.10 Схема заклинивания деталей в лотке

 

В момент заклинивания деталь находится в статическом равновесии под действием силы веса G  и сил трения в точках контакта детали с лотком:

                             G= FА+ FБ,                                                   (3.15),

где G – сила веса заготовки, прикладываемая в центре тяжести;

FА, FБ – сила трения в т-х контакта А и Б между лотком и заготовкой.

Обычно при расчете принимают: FА=FБ=F, тогда уравнение примет вид: G= 2F или G=2N*f                                        (3.16),

где N – реакции на заготовку со стороны лотка.

Для определения нормальной силы N возьмем сумму моментов сил, действующих на заготовку в момент заклинивания, относительно любой точки контакта:

∑ MБ=0                                                  (3.17),

 

 G(B/2)+N*B*tgβ =0                                    (3.18),

 

откуда                                            2N=G/tgβ                                             (3.19)

 

Подставим в уравнение (3.16):   G= G/tgβ *f                                                  (3.20), откуда                                             tgβ =f                                                          (3.21)

Уравнение (3.21) – есть условие заклинивания в вертикальном лотке МН.

Определим ширину лотка, при которой возможно заклинивание. Из геометрических построений в положении заклинивания имеем:

 

                       B=АБ*cosβ                                                (3.22),   

 

 учитывая                     АБ= √ l2+d2                                                            (3.23)                                                                  cosβ = 1/ √ 1+tg2β ,                                                 (3.24),

 

получим           B= √ l2+d2/√ 1+tg2β                                       (3.25),

 

в итоге имеем:

                                   Bзакл.=√ l2+d2/√ 1+f2                                          (3.26)

 

Максимально допустимая ширина лотка должна быть меньше, чем Взакл. На практике в этих целях применяют коэффициент заклинивания «n»:

                               Bmax= Bзакл*n                                             (3.27)

Величину коэффициента заклинивания принимают равной n= 0, 9…0, 95, учитывая состояние лотка и заготовки в момент заклинивания, т.е. шероховатость, твердость, смазка/грязь, температур внешней среды и т.д. Минимальную ширину определяют с учетом точности лотка и детали:

                               Bmin= Bmax-(TB+Tl)                                      (3.28),

где TB и Tl – допуски изготовления.

Если формулу для определения Взакл представить в виде

Взакл=d                                         (3.29)

Тогда станет ясно, что с увеличением параметра l/d ширина лотка увеличивается. При больших значениях l/d появляется опасность потери ориентации детали в лотке.

    При наличии изгибов лотка обычно переход с одного участка на другой делают плавным. Канал лотка в продольном сечении очерчивается дугами окружностей. Ширина лотка на радиусе должна быть больше чем на прямом участке.

Вибрационные БЗУ

 

Вибрационные БЗУ обеспечивают непрерывную подачу деталей в ориентированном положении. Отличаются очень высокой производительностью. Наиболее широко применяются на сборочных автоматах и линиях для автоматической подачи с большой производительностью мелких деталей простой формы (гайки, пробки, заглушки), обладающих свойством устойчивой ориентации в определенном положении. Обычно ВБЗУ обеспечивают равномерную подачу деталей с большим диапазоном изменения производительности. ВБЗУ обладают рядом достоинств, основными из которых являются:

-  отсутствие подвижных захватных органов;

-  равномерная подача деталей;

- широкий диапазон, простота и плавность регулирования производительности;

- возможность перемещения деталей хрупких и с высокими фрикционными свойствами.

Работа вибрационных загрузочных и транспортных устройств основана на том, что лотку с находящимися на нем деталями сообщаются от вибратора гармонические колебания с определенной частотой. При этом внешняя сила прикладывается к лотку под углом α. В процессе колебания лотка происходит взаимодействие силы инерции и силы трения детали о лоток, в результате чего создаются условия для перемещения детали по лотку.

В качестве привода в виброустройствах применяются дисбалансные, пневматические и гидравлические вибраторы. В машиностроении наибольшее распространение получили виброустройства с электромагнитным приводом. Данный привод позволяет быстро и плавно регулировать скорость перемещения деталей по лотку.     

   Различают ВБЗУ с прямым или спиральным лотком. Первые в основном  используются как транспортное средство. На их примере рассмотрим принцип движения деталей по лотку (рис. 3.11).

Лоток с помощью башмака закрепляется на пружинах, которые в свою очередь закрепляются через башмаки на основании устройства. Пружины располагаются под некоторым углом α. Башмаки выполняются из синтетических материалов и играют роль амортизаторов.

Для обеспечения гармонических колебаний лотка к катушке электромагнита подаются периодически электрические импульсы, которые образуются при прохождении переменного тока через полупериодный выпрямитель (рис. 3.12).

    Под действием изменяющегося магнитного поля  лоток получает  гармонические колебания с частотой переменного тока 50 Гц. За период одного колебания лоток совершает движение вперед и движение назад. Движение лотка назад происходит, когда через катушку электромагнита проходит ток. Под действием магнитного поля якорь притягивается к сердечнику, преодолевая сопротивление пружин. Пружины изгибаются, накапливая энергию для движения лотка вперед, когда в катушке электромагнита тока нет.

 

а)                                                           б

 

 

Рис. 3.11 Фрагмент вибрационного устройства с прямым лотком. Условные обозначения: 1- лоток; 2 – вибратор; 3 – пружины; 4 – опоры пружин (башмаки); 5 – основание.

 

 

Рис. 3.12 Схема преобразования переменного тока в

полупериодном выпрямителе ВБЗУ

 

 

  

  Для определения условий и режимов движения деталей по прямому лотку рассмотрим действие сил на деталь при движении лотка вперед и назад.

Для этого условимся обозначать  движение лотка вперед знаком (+), а движение лотка назад - зна-ком (-).

 

 

Рис. 3.13 Графики взаимодействия сил

трения F и инерции mjCosα  при движении лотка

        а) вперед (+); б) назад (-).

    На деталь, находящуюся на вибрирующем лотке, действуют следующие силы:

1) Сила веса детали . Эта сила стремится прижать деталь к лотку;

 2) F= fN сила трения, являющаяся силой сопротивления движению детали по лотку и действующая вдоль лотка; f - коэффициент трения, N -  нормальная реакция со стороны лотка на деталь;

 3)  - сила инерции от вибропривода, являющаяся движущей и действующей под углом . Она стремится сдвинуть деталь относительно лотка;

4) N -  нормальная реакция со стороны лотка, обусловленная силой веса детали.

Направления действия сил инерции и трения за период колебания меняются на противоположные. Все силы условно прикладываются в центре тяжести детали.

   Из схемы действия сил следует, что деталь перемещается по лотку, если выполняется условие:

                                        (3.30)

Неравенство (3.30) - условие движения лотка вперед. В этом уравнении:

                                                (3.31)

                                     (3.32)

Ускорение, при котором mjCosα = F, называется критическим. Критическое ускорение при движении лотка вперед обозначается через j+1    и определяется из условия:

                                 +1 Cos α = f ( mg + mj +1 Sin α )                            (3.33),

откуда

                                                                                   (3.34)

 

При движении лотка назад, силы инерции и силы трения меняют направления действия на противоположные:

                                                                          (3.35)

                                                      ….(3.36)

В этом случае критическое ускорение обозначается через j -1 и равно:

                                                                 (3.37)

 

На рис.3.13 показаны графики зависимостей силы трения и силы инерции от ускорения при движении лотка вперед и назад. Совместное рассмотрение этих графиков позволяет выделить 3 зоны движения:

I. Имеет место, когда ускорение меньше чем j +1, т.е. , где j 1 определятся из условия, что , именно в этом случае . В этой зоне силы трения  больше сил инерции как при движении лотка вперед, так и при движении лотка назад и деталь не перемещается относительно лотка.

II Зона называется зоной относительного движения, когда , при движении лотка вперед mjCosα < F тр, а при движении лотка назад mjCosα > F тр. Поэтому в этой зоне деталь перемещается по лотку только вперед.

Наиболее интересна III зона ( ), в которой mjCosα > F тр как при движении лотка вперед, так и при движении лотка назад. Это означает, что деталь при движении лотка вперед перемещается вперед и при движении лотка назад перемещается назад. Однако вперед перемещается на большую величину, так как . Поэтому при большой амплитуде колебаний в этой зоне наблюдается движение детали по лотку вперед, но со скоростью меньшей, чем в зоне II.

  Наиболее удобным критерием оценки зоны движения заготовки по вибрирующим лоткам является амплитуда колебания «А». В данном случае речь идет об амплитуде в горизонтальной плоскости.

      

 

    Как следует из уравнения (3.36) с увеличением ускорения j возможен случай, когда нормальная реакция будет равна нулю. При этом появляются условия для отрыва детали от лотка. Деталь при этом будет совершать микрополеты. В результате уменьшается сопротивление движению детали по лотку, а следовательно и скорость движения.

    Критическое ускорение j, при котором N=0, определяется из условия:

                                 (3.38)

 

откуда                                                                                       (3.39)

     Таким образом, в зависимости от ускорения детали по лотку могут перемещаться в двух режимах: с проскальзыванием и с отрывом от лотка. Режим проскальзывания соответствует второй зоне работы ВБЗУ и применяется для деталей не допускающих соударений, ответственных, тяжелых, когда требуется обеспечить плавное и равномерное перемещение со скоростью 5-10 м/мин. При этом режиме пружины устанавливаются под углом 20-30°. Режим с микрополетом соответствует третьей зоне работы ВБЗУ и применяется для деталей менее ответственных, с высокими фрикционными свойствами и когда требуется обеспечить более высокую производительность устройства. При этом режиме скорость деталей может достигать 20 м/мин, а пружины устанавливаются под углом не более 10°.

     В машиностроении в качестве вибрационных загрузочных устройств в основном применяются устройства со спиральными (наклонными) лотками. Такие ВБЗУ применяются для широкого круга плоских и цилиндрических деталей крупных, средних и мелких размеров (от колец подшипников до шестеренок ручных часов).

      На рис. 3.14 показана схема ВБЗУ со спиральным лотком для подачи мелких деталей в сборочный автомат. Бункер состоит из цилиндрической чаши 1 и днища 2. Внутри чаши выполнен спиральный лоток 3. Днище бункера закрепляется на трех наклонных стержневых пружинах 4. Привод выполнен в виде электромагнита 5, установленного по оси симметрии бункера. Якорь электромагнита жестко закреплен на днище бункера. Для виброизоляции БЗУ пружины крепятся на массивной плите 6, которая устанавливается на основании 8 с помощью амортизаторов 7. Вал 9 жестко связан с основанием 8 и позволяет амортизационной системе перемещаться только вертикально и поворачиваться вокруг оси.  

       Во время работы ВБЗУ якорь электромагнита получает колебательные движения в вертикальном направлении, которые тремя наклонными пружинными стержнями преобразуются в колебания чаши бункера по спирали. Загруженные в бункер детали сползают по конусному основанию к лотку, поднимаются под действием вибраций вверх и попадают в приемную часть магазина-накопителя. Для обеспечения безопасности работы и снижения шума БЗУ монтируется в корпус 11.

        Для деталей больше 10 мм рабочая поверхность лотка наклонена в сторону стенки чаши под углом 3°…4°. Для подачи мелких деталей (d=10 мм) рабочая поверхность лотка наклонена под углом 20° внутрь чаши и выполняется с буртиком. Буртиком удерживается на лотке только нижняя деталь. Остальные соскальзывают и падают в бункер.

       На рис.3.15 б показана схема действия сил на деталь при ее подъеме по лотку. Очевидно, что условием подъема является условие:

                                                                                       (3.40),

где - внешняя движущая сила (сила инерции) в направлении движения детали по лотку;

    - угол установки пружин;

     β - угол подъема спирального лотка;

    F- суммарная сила трения, действующая на деталь во время движения по спиральному лотку.

      Суммарная сила складывается из силы трения по лотку и силы трения детали о чашу бункера

F 1 = Nf 1=f 1 ( )                      (3.41)

и силы трения детали о поверхность чаши бункера. Последняя возникает от центробежной силы, которая действует на деталь. Она определяется из соотношения:

,                                    (3.42)

где N- нормальная реакция на деталь со стороны лотка; f1- коэффициент трения детали о лоток; ω =2π f - круговая частота колебания чаши; f - частота тока 50Гц; f1 – коэффициент трения детали о лоток; f2- коэффициент трения детали о чашу бункера.

      Рассмотрим некоторые рекомендации по проектированию и расчету ВБЗУ со спиральным лотком.

   Производительность устройства определяется по формуле:

 

При проектировании вибробункера скорость движения заготовки по лотку определяется сходя из заданной производительности:

                                         шт/мин                                  (3.48),

где   v- скорость движения детали по лотку;

      l – размер заготовки в направлении ее движения по лотку;

- коэффициент заполнения лотка (зависит от формы, размера заготовок, режима работы).

Скорость движения детали по лотку зависит от круговой частоты и амплитуды колебаний чаши «А» с учетом коэффициента скорости Кс :

 

Vср=                                                (3.49)

Амплитуда колебаний определяется по формуле:

                                        (3.50),    

в которой ускорение j обеспечивается изменением силы тока в цепи питания электромагнита. 

  Угол подъема лотка должен быть меньше угла установки пружин, т.е. β < α. Как показали исследования наиболее высокие значения коэффициента заполнения η и скорости Кс  достигаются при углах подъема лотка 2°…4°. Дальнейшее увеличение угла подъема приводит к снижению этих коэффициентов. Коэффициент заполнения лотка зависит от геометрической формы деталb, состояния ее поверхностей и формы лотка и находится в пределах 0, 4…0, 9. Коэффициент скорости зависит от режимов работы загрузочного устройства и коэффициентов трения f1 и f2. При оптимальных значениях углов α и β коэффициент скорости находится в пределах Кс =0, 6…0, 7

   Диаметр чаши бункера с одной стороны определяется исходя из шага t и угла подъема спирали β:

D =                                                     (3.51)

t= 1, 5h + δ                                        (3.52)

где h –высота детали;

  δ – толщина лотка.

 

  С другой стороны для обеспечения высоких значений коэффициента  η       

диаметр чаши должен быть связан с габаритами детали:

D = (6…12)l                                    (3.53)

где l – наибольший габаритный размер детали. Высота чаши Н= (0, 2…0, 4)D.

     Чем больше «l», тем меньше можно допускать соотношение D/l, так как более крупные детали легче преодолевают боковое трение f2 , связанное с кривизной чаши.

  Для работы ВБЗУ очень важно обеспечить высокую точность установки пружинных стержней как по углу так и по окружности. При недостаточной точности установки стержней возникает сброс деталей с лотка. Желательно лоток изготавливать жестко связанным с бункером, чтобы избежать его собственных колебаний. Стенки чаши должны быть жесткими, чтобы не возникали поперечные колебания, которые приводят к блуждающему движению заготовок по лотку. Важным условием надежной работы вибробункера является отсутствие зазоров в соединениях и точность установки пружин по окружности. Точностью расположения пружин является (  1°) добиваются совмещения центра вибрации с геометрической осью чаши, что обуславливает равенство скоростей перемещения заготовок на всех участках лотка. Применяют плоские и круглые пружины. Угол наклона пружин принимается в зависимости от режима работы бункера. Согласно рисунка 3.16 для режима с подбрасыванием угол α меньше, чем для режима с проскальзыванием.

 

 

 

   

 

 

Рис. 3.14 Схема вибро БЗУ со        Рис. 3.15 Схема действия сил на деталь

спиральным лотком                         во время работы вибро БЗУ со

                                                           спиральным лотком

  

 

                                               Рис 3.16

БЗУ крючкового типа

Рис.3.17 Схема крючкового БЗУ

Предназначен для автоматической подачи заготовок типа колпачков трубок. Заготовки загружаются в предбункер 1, откуда в необходимом количестве подаются в бункер 2 с помощью заслонки 3. На диске 4 по периферии установлены крючки 5. При вращении диска крючки проходят через массу заготовок и, захватив по одной заготовке, переносят их в ориентированном положении в отводной лоток 6.

Для увеличения вероятности захвата в зоне захвата выполнена канавка, обеспечивающая установку заготовок в требуемом положении перед захватом их крючками. Расстояние между крючками «m» следует принимать ,

где l и d- длина и диаметр заготовки.

Количество крючков на диске обычно принимают z= 8…12 шт.

Производительность бункера определяется по формула

                                     , ……                             ….(3.51),

где V- окружная скорость движения захватов, м/сек;

  z- количество крючков;

D- диаметр по захватам, м;

- коэффициент вероятности захвата ( 0, 5)

Q- 120…150 шт/мин

 

или                          , V –м/мин                               (3.52)

 

Скорость V принимается с учетом двух условий. Она должна иметь определенное значение, чтобы крючки могли захватить заготовку, а заготовка имела возможность сбрасываться в необходимом месте.

          

                                          ,

 

где  угол начала спада заготовки с крючка

 

Угол оборотов диска 

          , об/мин                                  (3.53)

 

Из формулы (3.51) следует, что с увеличением диаметра D производительность должна уменьшаться. Однако чем больше D, тем можно расположить большее количество захватных органов z и, следовательно, при заданной окружной скорости потребуется меньшее число оборотов диска ( в минуту) с крючками. Это повышает коэффициент захвата .

Минимальный радиус R захватов следует брать из условия хорошей проходимости заготовок длиной  в криволинейном лотке.

Рекомендуется .

 В устройствах подобного типа осуществляется одновременно захват и двойная или первичная ориентация заготовок в зависимости от их конструкции.

                                        

                                              первичная    двойная

                                                          Рис. 3.18

Для различных конструкций заготовок будут различными  и .

 


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 615; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.093 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь