Лекция N3

Лотковые устройства для подачи заготовок

§ 3. Лотки для перемещения ориентированных заготовок.

Лотками называют направляющие устройства в составе ЗУ, предназначенные для самотечного или принудительного перемещения и накопления заранее ориентированных заготовок или предметов обработки (ПО).

Заготовки могут перемещаться по лотку либо путем скольжения, либо качения в зависимости от своей формы или заданного ориентированного положения.

Лотки, кроме поддержания ориентированной подачи заготовок, могут выполнять:

• накопление заготовок для бесперебойной работы питателя;

• контроля числа заготовок в лотке и удаления лишних или неправильно ориентированных;

Основы проектирования лотков в большинстве конструкций однотипны и базируются на подборе типа лотка, исходя из формы заготовки, возможности ее удержания в ориентированном положении.

Критериями при выборе типа лотка могут быть: стоимость изготовления, удобство обслуживания, в том числе возможность очистки лотка от загрязнений и удаления застрявших (некондиционных) заготовок, визуальный контроль за движением заготовок; износостойкость, малая шумность и ремонтопригодность (см ксерокс 3.1 Приложение 1).

§ 3.1 Условие проходимости заготовок в прямолинейных

лотках- скатах.

В лотках-скатах движение заготовок типа тел качения обеспечивается под действием веса заготовок.

Поперечный вид линейного лотка - это коробчатая конструкция с нижней опорной и боковыми ограничительными стенками, по которым могут перемещаться (катиться) как стержневые, так и плоские круглые заготовки

( см ксерокс 3.1).

Расчетными параметрами таких лотков могут быть: размеры поперечного сечения лотка, исключающие заклинивание заготовок; угол наклона плоскости качения; высота боковых стенок (бортиков) для дисковых заготовок.

При движении заготовки по лотку имеют место два вида трения, связанных с качением по дну лотка и скольжением торца заготовки по боковым стенкам лотка. При качении и скольжении заготовки по лотку возникают два вида сил сопротивления движению, которые различаются по величине в силу соотношения коэффициентов трения качения и скольжения (первые на порядок меньше вторых). Из-за отсутствия в прямолинейных лотках регулярных сил давления заготовок на боковые стенки силы трения скольжения обычно не принимают в расчет.

Из физики твердого тела известно, что для качения тела по наклонной плоскости угол наклона плоскости должен быть больше угла трения, определяемого как arctg f_c , где f_с – коэффициент трения качения, принимают с запасом в пределах 8…14 градусов.

Однако заклинивание заготовки в лотке возможно именно из-за трения скольжения при развороте заготовки вследствие несоответствия ширины лотка и заготовки.

Эмпирически установлено условие проходимости заготовок в лотках-скатах. На рис.3.1 показан вид в плане на наклонный лоток с заготовкой цилиндрической формы.

Приняты следующие обозначения; L,d –длина и диаметр заготовки; В – расчетная ширина лотка;  - расчетный зазор между заготовкой и лотком; С –диагональ прямоугольника по диаметральному сечению заготовки; n-n – нормаль к боковой стенке лотка;  - угол между нормалью “n-n” и диагональю “ C “ ;  - одно из крайних положений заготовки, при котором возможно заклинивание.

Условие отсутствия заклинивания заготовки имеет вид:

   = аrctg ( _c ) (3.1)

где  - угол трения, град.,  - угол между нормалью и диагональю заготовки в положении “  “ (см рис.3.1); _c – коэффициент трения скольжения между боковой стенкой лотка и торцами заготовки.
Для того, чтобы при движении заготовки по лотку исключить заклинивание, следует либо увеличивать угол “  “ , что возможно сделать за счет уменьшения зазора , либо уменьшения угла трения “ “ ( последнее возможно за счет снижения коэффициента трения скольжения).
Предельно допустимая максимальная величина зазора “ “ при фиксированных размерах заготовки и ширины лотка находится из простого геометрического расчета (см рис.3.1) в виде:

В
предельном случае tg   tg = _c и выражая Cos  через tg , находим предельно допустимое значение теоретического зазора “_пред” в виде:

(3.2)

где _пред – предельно допустимый зазор (при  = ).

На практике размеры “ B “ и “L” имеют допуски на изготовление заготовки и сборку лотка, поэтому фактический зазор,- величина переменная.

Согласно схеме на рис.3.2, показывающей номинальные размеры заготовки и лотка с учетом их допусков изготовления “₁” и “₂”, условие проходимости заготовок через лоток можно записать в виде:

_пред^max_{технолог}

где _{технолог.} – наибольший допуск (зазор) сборочной схемы (см рис.3.2).

Если последнее условие не может быть выполнено в силу неточности изготовления заготовки (грубый допуск на длину заготовки) или сборки лотка, следует отказаться от гравитационной подачи заготовок по лотку-скату и рассмотреть альтернативные варианты.

Согласно [ 3], известны рекомендации для выбора высоты боковой стенки (борта) лотка: если H – высота борта, то по отношению к радиусу заготовки – R_заг H  R_заг при соотношении размеров заготовки L / D  0.5 (диски; H  R_заг при L / D  0.5 (стержни).

Если заготовки имеют отличительные признаки по торцам, например, фаски, проточки меньшего диаметра, сферы и т.п., то в расчетных зависимостях 3.1 – 3.2 применяют не абсолютные размеры L и D заготовки, а их эквивалентные значения. Например, для цилиндрической заготовки с фасками по торцам размером “ c “ L_экв = ( L – c ); формулы расчета эквивалентных размеров приведены в Приложении 1 к лекции (см ксерокс N 3.1к лекц.№3).

§ 3.2 Условия прохождения заготовок на криволинейных

участках лотков

Для стержневых заготовок (с длиной более диаметра) расчетный внутренний диаметр изогнутого участка лотка круглого сечения

определяется эмпирической зависимостью [ 3, 4 ] в виде:

d_л = D + c + k l_э

где d_л – внутренний диаметр лотка, мм; D – наибольший диаметр заготовки; с – зазор между заготовкой и стенками лотка, принимаемый 0.5…1.0 мм для трубчатых и стержневых лотков; l_э – приведенная (эквивалентная) длина заготовки; к – коэффициент увеличения размера (диаметра) лотка, связанный с соотношением D/2 l_э .

При выборе трубчатых лотков по расчетному диаметру используется в конструировании ближайший сортамент стальных (Ст.20) или латунных трубок большего диаметра. Радиус гибки лимитируется диаметром трубки лотка и рассчитывается по эмпирической формуле, приведенной в таблице

(см ксерокс 3.1).

§ 3.3 Спиральный лоток бункера вибрационного загрузочного устройства

(ВЗУ)

Расчет параметров лотка рассмотрим на примере спирального (кругового) лотка, используемого в конструкции бункера виброзагрузочного устройства (ВЗУ).

Следует отметить, что вибролоток и чаша ВЗУ (элементы конструкции бункера) обычно конструктивно составляют единое целое, при этом спиральный лоток чаши используется не только для транспортирования, но и для выборки из навала заготовок, их ориентирования. Соответственно, расчет размеров лотка и чаши является частью расчета бункера ВЗУ.

Исходными данными к расчету чаши с лотком являются параметры ВЗУ:

• действительная (ожидаемая) производительность ВЗУ;

• заданное время между пополнениями чаши;

• размеры заготовки и наружный объем одновременно загружаемых заготовок;

• тип предполагаемого к использованию вибропривода ( см ксерокс 3.2 к Лекц. 4 Приложения 1).

В данном разделе рассматривается методика расчета чаши со спиральным лотком, конструктивная схема которого представлена на рис. 3.11.

(Пример расчета ВЗУ приведен в Лекции № 5).

Сначала производится расчет габаритных размеров чаши в зависимости от размеров загружаемых заготовок и времени между загрузками [ 2,3] .

1. Определяем внутренний диаметр D_в цилиндрической чаши по зависимости:

где П_Д – требуемая частота выдачи заготовок с лотка (производительность ВЗУ); n – число вибродорожек; W – наружный обьем загружаемых в один прием заготовок; z – число каналов на каждой вибродорожке; Т_п – время между пополнениями чаши (обычно Т_{п min} = 15÷20 мин.); Н_З – высота загружаемых заготовок, по рекомендации H_З < 1.5 l_заг , где l_заг – длина заготовки.

2.Наружный диаметр чаши:

D_н = D_В + 2,

где  - толщина стенки, которую устанавливают с учетом технологии изготовления чаши: для сварных конструкций 1  1.5 мм; для

чаш, точеных резцом, - 2  3 мм.

Округляют D_н до большего числа из ряда: 63, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400,

500, 630.

Переход к расчету параметров лотка:

3. Шаг спирали лотковой дорожки:

t (d+)

где d – наибольший диаметр круглой заготовки или наибольший габаритный размер стержневой заготовки (ПО);назначается, исходя из требуемого(наиболее устойчивого) положения заготовки на лотке после ориентирования;

 - толщина вибродорожки (определяется технологией изготовления, наибольшая 3 мм); для многозаходной чаши t  1.5(d + ) n; n – число заходов (отдельных витков) спирального лотка; для призматических тел d = h, где h – высота заготовки; для плоских d = в, где в – толщина заготовки;

при токарной обработке шаг нарезки витков берется из нормализированного ряда подачи инструмента станка: 6, 7, 8, 9, 10, 11,12, 13, 14, 16, 18, 20 и др., то есть должно выполняться условие: t  t^_{норм .}

4. Угол подъема спирали лотка:

 = аrctg ( t/  D_В) ,

Диапозон изменения угла :  = 0.2 4^о, при этом учитывается, что, чем больше скорость перемещения заготовок по лотку, тем меньше должен быть угол .

В таблице 1 приведена зависимость максимальной скорости вибротранспортирования заготовок от внутреннего диаметра чаши при угле подъема лотка:  = 1^о 25.

Таблица 1

5. Угол наклона  вибродорожки (лотка) к обечайке чаши выбирают, исходя из способа ориентирования заготовок и конфигурации заготовки. При наличии буртика уклон дорожки к стенке чаши не обязателен.