Lektsia_5_red (Лекционный курс)

Лекция N 5

§ 5.1 Расчет упругих систем ВЗУ

Под упругой системой ВЗУ понимается совокупность упругих элементов (подвесок), соединяющих чашу с основанием устройства.

Подвески – это круглые, прямоугольные или плоские стержни, на которых крепится чаша на виброприводе в двухмассовых колебательных системах ВЗУ. В приводах с двумя двухмассовыми системами колебаний в качестве упругих подвесок используются торсионные валы (ксерокс 5.1 к Лекц. N5).

Соответственно, расчет параметров каждого упругого элемента и суммарной жесткости системы проводят с учетом ее формы и специфики конструктивных особенностей ВЗУ (типа вибропривода, размеров чаши и расположения электромагнитов относительно подвесок). От корректного определения жесткости подвесок зависит частота колебаний чаши, а, следовательно, и режим работы ВЗУ (скорость транспортирования, производительность и т.п.).

Чаша, закрепленная на упругих подвесках, имеет помимо вынужденной и собственную частоту колебаний, которая может меняться во времени с учетом изменения суммарной массы чаши и заготовок.

ВЗУ работает оптимальным образом, в резонансном режиме, когда собственная частота колебаний чаши приближается к ее вынужденной частоте колебаний от электромагнита. Вынужденная частота в большинстве случаев соответствует диапозону 50 60 герц (при промышленной частоте тока 50 герц), при этом эффект резонанса обеспечивает максимальную амплитуду колебаний лотка и скорость транспортирования. Угловая частота собственных колебаний подвижной части ВЗУ равна / /:

где с – жесткость упругой системы; M – масса подвижных частей ВЗУ.

Поскольку подвижная часть ВЗУ укреплена в большинстве случае на трех наклонных упругих стержнях и ее масса M распределена по поверхности, то для того, чтобы воспользоваться формулой (3.20) необходимо привести подвижную массу “ M” к точкам крепления упругих элементов (см ксерокс 1 предыдущей лекции, схема вибропривода).

Для двухмассовой колебательной системы ВЗУ приведенная масса

где m_{пр 1} и m_{пр 2} – соответственно активная и реактивная массы,

приведенные к точкам крепления упругих элементов.

П
риведенные массы вычисляются по зависимостям / /:

где m_пр – приведенная масса, кг; m – масса активной и реактивной части

ВЗУ;  _к – угол наклона упругого элемента к вертикали; J, r – момент

инерции активной или реактивной части ВЗУ (кг м²) и радиус крепления

упругого элемента (подвески) на активной или реактивной части ВЗУ,

соответственно, м.

Под реактивной массой понимается масса чаши с заготовками, а под активной массой,- масса основания на упругих (резиновых) амортизаторах с электромагнитом.

Соотношение масс реактивной и активной частей ВЗУ назначается практически равным 57, соотношение моментов инерции этих масс – более 3.

Для вычисления момента инерции активной и рактивной масс ВЗУ относительно его вертикальной оси необходимо определять момент инерции каждого из элементов их конструкции, разбивая их при необходимости на элементарные геометрические тела (цилиндры, конусы и т.п.), моменты инерции которых известны из справочника / /.

Жесткость упругого стержневого элемента из формулы (3.20) равна:

где i – число упругих элементов (обычно равно трем).

С другой стороны, жесткость подвески зависит от ее длины , способа крепления, момента инерции J₁ поперечного сечения и материала подвески.

Жесткость подвески с двумя защемленными концами / /:

где Е – модуль упрагости материала подвески.

Приняв в частности число подвесок в ВЗУ равным трем i = 3, из формул (3.21) и (3.22) находим искомый момент инерции поперечного сечения подвески

Задаваясь одним из размеров поперечного сечения подвески прямоугольного сечения, находят другой.

При использовании в качестве подвесок круглых стержней, момент инерции поперечного сечения которых равен

и можно определить искомый диаметр D_подв сразу, подставив последнее выражение в формулу (3.23), в виде:

Где f₀ = (1.05  1.1)f; f – частота электровибратора ;  - длина упругого стержня между заделками ( назначается конструктивно, исходя из размеров чаши, основания и угла наклона подвесок _к (на ксероксе к лекции N 6 – угол  имеет обозначение “  “).

Расчетным путем можно устанавить минимально допустимую длину упругого стержня из условия, что максимальные напряжения, возникающие в стержне, не превышают допускаемого предела усталостной выносливости _-1.

Максимальный изгибающий момент при жестком креплении стержней

где Y – прогиб стержня.

Максимальное напряжение в стержне _max = M_и/W, где W – момент сопротивления упругого стержня (для круглого стержня W=  d³/64).

Из условия прочности на выносливость при изгибе:

_max  _-1 , или

где среднее значение  _-1 =300 МПа и Е = 2 10⁵ Мпа для

легированных закаленных сталей типа 4Х13, 65 Г и др., используемых

для упругих подвесок, находится минимально допустимая длина стержня.

Для круглых стержней последняя формула (с учетом значений W, J₁ – см выше) имеет вид:

Решая совместно (3.24) и (3.26), находим минимальную длину круглого стержня:

Прогиб упругого стержня с учетом статического отклонения от начального положения принимают: Y = 0,8 А₀, где А₀ – относительный статический прогиб стержня под весом чаши и загруженных в нее заготовок.

§5.2 Ориентирование и поштучная выдача заготовок в вибробункерах

Процесс ориентирования заготовок и ПО в вибробункерах (чашах ВЗУ) включает:

- подготовку заготовок к ориентированию (в дальнейшем первичное ориентирование);

• переориентирование заготовок (вторичное ориентирование);

• накопление ориентированных заготовок;

• поштучное отделение (выдача) ориентированных заготовок из вибробункера.

Сущность процесса ориентирования заключается в преобразовании потока заготовок, движущихся в разнообразных положениях, в поток заготовок, имеющих одно заданное положение. Положение заготовок различают по расположению ее признаков ориентации, как правило, геометрических особенностей формы, (но могут быть и физические свойства отдельных ее частей, а также маркировка, окраска и т.п.).

Первичное ориентирование заключается в воздействии на заготовки с целью придать им поступательное движение в одном или нескольких различимых по признаку ориентации положениях. Такой поток заготовок должен быть удобен для ориентирующего устройства, выполняющего перевод заготовок в заданное положение (вторичное ориентирование), и иметь на входе избыточное количество движущихся заготовок по сравнению с требуемым на выходе вибробункера.

Вторичное ориентирование имеет целью обеспечение единообразия положения заготовок, подаваемых вибробункером, и может осуществляться в сплошном потоке или поштучно следующими методами:

• пассивным ориентированием, т.е. уменьшением числа положений заготовок в потоке за счет удаления тех заготовок, которые не соответствуют заданному положению, (см ксерокс 5.2 к Лекц.5, ячейка табл. Б-2);

• активным ориентированием, т.е. созданием условий перевода отдельных заготовок в потоке из некоторых неблагоприятных положений в требуемые без их сброса с лотка, (см там же, ячейка Б-1).

Как правило, переориентирование заготовок производится в тех случаях, когда заготовку (или ПО) невозможно (или нецелесообразно) ориентировать в требуемое положение одномоментно (например, когда необходимо обеспечить ориентирование сразу по нескольким признакам ориентации, или заготовка сложной формы при движении по вибролотку имеет несколько устойчивых положений и др.).

Накопление ориентированных заготовок имеет целью создание запаса для обеспечения бесперебойного поступления их в питаемый виробункером обьект (станок, сборочный автомат и т.п.) в соответствии с заданной производительностью. Синхронность их подачи из ВЗУ задается в конце накопительного участка механизмом поштучной выдачи. В зависимости от формы заготовки могут использоваться различные по конструкции механизмы поштучной выдачи: дисковые, шиберные, крючковые и др. (см ксерокс 5.2, столбец Г, схемы механизмов 1-1У).

§ 5.3 Пример расчета ВЗУ (чаша, упругие пружины- подвески,

электромагнитная катушка)

8. Требуемое усилие электромагнита рассчитываем по формуле:

где  - коэффициент, характеризующий отношение ( _п/ = 50/55) динамического прогиба к статическому прогибу подвесок .

9. Определяем параметры электромагнита

(расчетная схема электромагнита - см рис.4.4)

Необходимое тяговое усилие Р = 200 н.

Напряжение питания электромагнита U= 220 вольт. Магнитная индукция материала (сталь Э1А) для сердечника - В_m=10⁴гс.

Сечение среднего стержня сердечника:

Т
олщину пакета принимаем равной 32 мм. Ширина среднего стержня

Ш
ирина крайних стержней

Ширина и высота окна:

Габаритная ширина и высота “железа” электромагнита:

Н
еобходимое число витков обмотки электромагнита:

Принимаем  = 1300 витков.

Сечение провода

Диаметр провода

Число витков в катушке с размером поперечного сечения:

h_к = 60 мм, n_к = 20 мм.

Параметры катушки:

ч
исло витков в ряду –

О
бщее число витков _к = 78 20 = 1800 витков.

Необходимое число ампер-витков

Т
ок обмотки

Условие проверки катушки на нагрев: Р_а / S_нар  0.05 вт/см²,

Где S_нар – боковая поверхность катушки; P_а – активная мощность.