Загальні положення і розрахункові залежності

Необхідно згадати, що особливістю вібраційних пристроїв є залежність руху робочого органа від динамічних факторів - величини сили привода, твердості пружних елементів і мас частин, що рухаються. Робота вібраційного живильника заснована на русі деталей по спіральному лотоку за рахунок сил інерції.

Існує кілька способів транспортування деталей по коливному лотоку, що характеризуються несиметричним і симетричним гармонійними законами коливального руху. Режими руху деталі по поверхні коливного лотока можна поділити на дві групи: безвідривні, при яких деталь увесь час знаходиться в контакті з поверхнею лотока, і відривні, при яких деталь при русі відривається від поверхні лотока.

У вібраційних живильниках частіше використовується гармонійний закон коливального руху, що досягається шляхом порушення коливань у пружній системі. Цей спосіб дає можливість працювати при резонансній і близькорезонансній настройці системи, тому у випадку його використання зусилля вібратора, що збуджують, повинні бути мінімальними. Найбільш ефективними режимами роботи ВБЖ, що дозволяють одержати високі швидкості руху при значних ККД і збереженні великої стабільності переміщення деталей, є відривні режими. Для здійснення руху деталей по вібраційному лотоку необхідно забезпечити визначений напрямок переміщення під кутом кидання β.

При проведенні роботи використовується ВБЖ із підвішеною на циліндричних стрижнях чашею і приводом від вертикального електромагнітного вібратора (рис.20).

Живильник складається з чаші 7, на внутрішній циліндричній поверхні якої виконана спіральна канавка призматичної форми. Чаша 7 кріпиться до днища 9, що, у свою чергу, укріплено на трьох похилих пружинних стрижнях 4. Пружинні стрижні розташовані так, що проекція їх на горизонтальну площину перпендикулярна до радіуса в точці кріплення до днища 9.

 

Рис. 20. Вібраційний живильник

Для зменшення габаритів живильника кріплення пружинних стрижнів 4 до плити 12 здійснюється з нижньої сторони плити. Башмаки 1 укріплені на плиті 12 затискними болтами 18 і направляючим штифтом-19. Аналогічне кріплення мають башмаки 5. Електромагнітний вібратор 3 встановлений у центрі плити 12. Для ізоляції днища бункеру від проникнення магнітних силових ліній, що можуть намагнічувати деталі, між основою якоря і днищем використовується алюмінієва прокладка 6. Сердечник електромагніта складається з набору Ш-подібних пластин 10, виготовлених з електротехнічної сталі і прикріплених до основи за допомогою планок. На середній виступ набору пластин 10 одягається котушка 11 з обмоткою. Вертикальні коливання якоря вібратора перетворяться в коливання чаші бункера 7 по спіралі.

Для віброізоляції живильник установлений на трьох кручених циліндричних пружинах 2 порівняно невеликої міцності. Для усунення надмірної рухливості живильника на пружинах 2на основі 13 встановлюється вісь 14 з гумовою втулкою, що входить в отвір плити 12 з невеликим
зазором.

Робочою довжиною стрижня, що визначає резонансне настроювання бункера, є довжина l між втулками 15 і 21. Втулка 21 у нижньому башмаку може при відпусканні болта 16 переміщатися уздовж стрижня за допомогою гайки 20, у результаті чого буде змінюватися робоча довжина l стрижня 4. Для запобігання обертання втулки в розріз затискача і втулки вставляється тонка квадратна прокладка 17.

Режим руху заготівки зручно задавати узагальнено-безрозмірним коефіцієнтом режиму роботи:

, (1)

де A_H - амплітуда коливань у напрямку, перпендикулярному площини лотока, мм;

- кутова частота коливань, рад. c^-1;

= 50 - частота коливань, Гц;

= 1,6 - кут нахилу лотока, град;

g = 9810 - прискорення вільного падіння, мм/с².

При параметрі I має місце безвідривний режим. Більш ефективним є режим роботи живильника при > I. Критерієм ефективності режиму роботи вібраційного живильника служить коефіцієнт швидкості Кс._д., що показує наскільки середня швидкість деталі в даному режимі наближається до максимальної швидкості лотока:

Кс.д.= Vд.ср. / V_л.max, (2)

де V _д.ср. = S/ t_ср. - середня швидкість руху деталі, мм/с; S - шлях, пройдений деталлю, мм; t_ср. - час, за який деталь пройде шлях S, с; V_л.max =2pnА _л - максимальна швидкість лотока, мм с^-1; А _л - розмах коливань лотока у паралельному йому напрямку, мм.

Зв'язок між складовими А _н і А _л неважко установити з рис.21.

А _л =А_нсtg(b-a), (3)

де b - кут кидання, град.

 

Рис.21. Схема коливань вібролотока

 

Кут y нахилу підвісок до вертикалі (рис.22) повинен забезпечити одержання необхідного кута кидання b на спіральному лотоку живильника.

 

Рис.22. Схема підвіски ВБЖ

 

У бункерних вібраційних живильниках похилі підвіски звичайно мають у своєму розпорядженні такий образ, щоб горизонтальна проекція їх була дотичної до окружності радіуса r, що проходить через точки кріплення підвісок до чаші. При жорсткому закріпленні підвісок дійсний кут кидання b трохи відрізняється від кута y. Це разраховується коефіцієнтом К_y. Для даної установки К_y = 0,7; y = 15°, кут кидання на середньому радіусі R спірального лотока визначається за формулою

tgb = tgy , (4)

де r = 102 - радіус кріплення підвісок до чаші, мм; R = 140 -середній радіус спірального лотока, мм.

Значення швидкості руху V₃ деталі розраховане за рівняннями (1...3), складе: V₃= , (5)

де П= К_сК_b – коефіцієнт режиму; К_с– коефіцієнт швидкості, обумовлений по рис.23; К_b =ctg(b-a)/ f – приведений коефіцієнт; f – коефіцієнт тертя (табл.4); К_y =1,1 –коефіцієнт виправлення на удар.

Рис.23. Залежність коефіцієнта швидкості від коефіцієнта режиму роботи
x і кута кидання К_b

Т а б л и ц я 4

Коефіцієнти статичного тертя ретельно зчищених незмазаних
поверхонь в атмосфері повітря (по І.В.Крильському)

 

Матеріал	Тверда сталь	М'яка сталь	Латунь	Алюміній
Тверда сталь	0,393	0,410	0,535	0,649
М'яка сталь	0,410	0,411	0,506	0,605
Нікель	0,428	0,429	0,504	0,745
Мідь	0,548	0,533	0,618	0,695
Латунь	0,535	0,508	0,634	0,709
Алюміній	0,649	0,605	0,706	0,937
Скло	0.695	0,721	0,373	0,845
Олово	0,786	0,786	0,752	0,905
Свинець	1,955	1,930	2,110	2,600

Порядок виконання роботи

1. Вивчить принцип дії, конструктивні особливості та спосіб орієнтування деталей. Розгляньте спосіб вимірювання амплітуди коливань лотока. Це можна визначити, використовуючи обмірювані значення амплітуди вібраційного датчика А_g, який укріплений на чаші бункера (рис.24);

Рис.24. Схема розташування вібраційного датчика

 

А _л = А_g , (6)

де А_g – амплітуда коливань датчика, мм,

R_g = 180 – радіус кріплення датчика, мм.

 

Для вимірювання амплітудиА_g, застосований вібраційний датчик ВДШ-Г індуктивного типу. На виході датчика наводиться ЕДС, пропорційна амплітуді коливань бункера.

Для вимірювання ЕДС датчика в експериментальній установці використовується осциллограф чи цифровий вольтметр. Якщо що коливання датчика здійснюються з постійною частотою, то повне відхилення луча на екрані осцилографа буде відповідати повному розмаху коливань датчика.

2. Визначте такі параметри ВБЖ:

– амплітуда коливань у перпендикулярному до площини лотока напрямку;

– тангенс кута кидання вібраційного живильника;

– кут кидання вібраційного живильника;

– амплітуда коливання у рівнобіжному до площини лотока напрямку;

– амплітуда коливань датчика.

Параметри A_н, А_л, A_д розраховуються для заданих викладачем коефіцієнтів режиму роботи () і заносяться в табл. 5. За графіком (рис.25) відзначте для розрахованих величин амплітуди датчика A_д, де вихідна напруга датчика U_д. Усередині бункера відзначте крейдою ділянку спіралі лотока, що дорівнює довжині підйому на один крок .

3. Підключить осцилограф чи цифровий вольтметр до мережі, дайте приладу прогрітися. Якщо в якості вимірювального приладу використовується осцилограф, то зробіть його калібрування за еталонною напругою за допомогою ручки "посилення В" і перемикача масштабу посилення, забезпечте величину проміня на екрані, зручну для зміни напруги датчика U_д у розрахованому діапазоні.

Підключить вихід вібродатчика ВДШГ-Г до входу вимірювального приладу.

 

Рис.25. Вихідна характеристика вібраційного датчика

4. Змінюючи напругу, що подається на вібробункер тиристорним регулятором, настройте вібробункер на режим роботи з , що повинен відповідати показанню величини U_д1 на контрольно-вимірювальному приладі.

Встановіть деталь на початкову мітку контрольованої ділянки шляху S_л і виміряйте час проходження цієї ділянки.

Час руху деталі визначається секундоміром. У заданому режимі цю операцію повторіть кілька разів і середнє значення занесіть у табл.5.

Не змінюючи режим роботи вібробункера, засипте в чашу бункера всі деталі, підставивши до вихідного лотока порожню тару. Після випадання першої деталі зафіксуйте час і дайте бункеру безупинно проробити протягом 45с, підставляючи через кожні 15с порожню тару.

Визначте кількість деталей у кожній порції і розрахуйте приведену хвилинну продуктивність Q_1п, Q_2п, Q_3п за формулою

Q_iп = 4Q_i ,

де Q_iп приведена хвилинна продуктивність i-й порції, шт/хв;
Q_i – кількість деталей у порції, шт.

Отримані результати занесіть у табл.5.

Цілком звільніть від деталей вібробункер і настройте його на наступний режим роботи і т.п.

5. Для кожного режиму визначте середній час t_ср руху деталі на ділянці S_л лотока, середню хвилинну продуктивність

, середню швидкість руху деталі,

де V_д.ср.=S_л/t_ср і занесіть результати у відповідні графи табл.5.

Для різних режимів роботи визначте максимальну швидкість руху лотокаV_л.max , розрахункову швидкість руху деталіV_3,теоретичну Q_T і розрахункову Q_Р хвилинну продуктивність бункера, результати занесіть у табл.5.

Максимальна швидкість руху лотока V_л.max=2 .

Розрахункова швидкість руху деталей .

Теоретична хвилинна продуктивність

.

Розрахункова хвилинна продуктивність . У наведених вище формулах l_з – довжина деталі, обмірювана в напрямку руху,мм.

Визначте оптимальний коефіцієнт швидкості К_{С. ОПТ.} для заданого режиму роботи x _i при К_b = ctg(b-a) ¤ f і K_a = 0,08 (рис.23), потім параметр режиму роботи П = K_cК_b. Величину К_{С. ОПТ} занесіть у відповідну графу табл.5. Коефіцієнт тертя виберіть за табл.4.

Т а б л и ц я 5

Протокол дослідження

ξ	ξ1	ξ2	ξ3	ξ4	ξ5
Ан, мм
Ал, мм
Ад, мм
Uд, В
t1, c
t2, c
t3, c
tcp, c
Q1п, шт./мин
Q2п, шт./мин
Q3п, шт./мин
Qд , шт./мин
Vд.ср, мм/с
Vл.max, мм/с
Vз, мм/с

 

Продовження табл.5

ξ	ξ1	ξ2	ξ3	ξ4	ξ5
Qт, шт./мин
Qр, шт./мин
Кз
Кс.д
Кс.р.
Кс.опт

 

За результатами експерименту визначте коефіцієнт швидкості деталі

K_c.д= ;

для кожного заданого режиму x _i, що не враховує перешкоди з боку потоку деталей; коефіцієнт швидкості деталі

;

для кожного заданого режиму x _i, що враховує перешкоди з боку потоку деталей; коефіцієнт завантаження

K_з = Q_д/Q_т ;

для кожного заданого режимуx _i, що враховує всі дійсні перешкоди при експлуатації вібробункера.

Побудуйте графіки залежності швидкостей , V_з і продуктивності Q_д, Q_p і Q_т і коефіцієнтів K_c.д, , K_з, K_c.опт від режиму роботи бункера. По отриманих експериментальних залежностях зробіть висновки.

Зміст звіту

1. Ескіз експериментальної установки.

2. Протокол іспитів.

3. Графіки.

4. Загальні висновки.

Контрольні запитання

1. Від яких факторів залежить рух робочого органу, його амплітуда і траєкторія ВБЖ?

2. Чи залежить швидкість руху деталі різної маси у ВБЖ від параметрів руху?

3. При яких значеннях коефіцієнта режиму руху деталі здійснюється відривний і безвідривний режими?

4. Опишіть конструкцію ВБЖ. Укажіть, який конструктивний елемент визначає резонансне настроювання?

5. Яким чином змінюють швидкість руху заготівки?

6. Що називається коефіцієнтом швидкості та коефіцієнтом завантаження ВБЖ?

7. Якими формулами описуються теоретична і розрахункова продуктивності ВБЖ?

 

Навчальне видання

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторних занять з дисципліни

«ВИКОНАВЧІ МЕХАНІЗМИ І РЕГУЛЮЮЧІ ОРГАНИ» (для студентів спеціальності 6 0502 02 «Автоматизація та комп'ютерно-іинтегрованітехнології») )

(електронне видання)

 

Укладач:

Олександр Васильович Верховодов

 

 

Редактор О.О. Мартинцева

Техн. Редактор Т.М. Дроговоз

Оригінал - макет І.В. Ширманова

 

Підписано до друку 08.02.10

Формат 60х84 1/16. Папір типогр. Гарнітура Times.

Друк офсетний. Умов. друк. 2,8 арк. Обл.- вид. 3,2 арк.

Тираж екз. Вид. №. Замов. № Ціна договірна.

Видавництво Східноукраїнського національного університету

імені Володимира Даля

Свідоцтво про реєстрацію.

Серія ДК №1620 від 18.12.2003.

Адреса видавництва: 91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а

Телефон: [phone]. Факс: [phone]

E-mail: uni @ snu.edu.ua

http:// www. snu.edu.ua