Lektsia_N_4red (Лекционный курс)

Лекция N 4 ( продолжение примеров применения лотковых ЗУ).

§ 4 Бункерные загрузочные устройства для штучных заготовок (ПО)

§ 4.1 Характеристика и структурная схема вибробункерных загрузочных устройств

(ВЗУ)

ВЗУ допускают бесступенчатое регулирование производительности в широких пределах, не требуют дополнительных блокирующих механизмов для отвода заготовок при переполнении лотков, создают возможность ориентирования в процессе перемещения заготовок, конструктивно просты и надежны в работе.

Как было показано на лекции, перемещение заготовок загрузочных устройствах осуществляется за счет сил инерции и трения, возникающих при вибрации чаши ВЗУ

(ксерокс 4.1 Схема скольжения заготовки по виброплоскости, к Лекц.4).

К недостаткам ВЗУ можно отнести:

- сложность наладки и необходимость постоянных подналадок в процессе эксплуатации;

- зависимость производительности от коэффициента трения заготовок о дорожку лотка (коэффициент трения уменьшается в случае загрязнения лотка, его износа и т.п.);

- зависимость скорости перемещения заготовок от массы заготовок, находящихся в бункере;

- повышенный шум и вибрация при максимальных скоростях подачи;

Несмотря на недостатки, ВЗУ находит широкое применение в отрасли благодаря своим основным преимуществам,- возможности выборки заготовок (ПО) из навала, выполнения их неоднократного ориентирования в процессе перемещения, а также фиксации заготовок на накопительном участке лотка с возможностью их дальнейшего движения при поштучной выборке.

На рис.3.14 показана типовая структурная схема ВЗУ. Весь процесс прохождения заготовками трассы ВЗУ с момента их загрузки в чашу условно можно разделить на отдельные временные промежутки T₁,….T_n , при которых осуществляется цикл подачи, ориентирования или накопления заготовок.

Согласно принятым обозначениям ( см рис.3.14):

T₁ – концентрация заготовок по периферии чаши, их попадание на лоток и начало движения;

Т₂ – первичная ориентация, при котором движущийся поток заготовок систематизируется (становится однорядным с устойчивым положением заготовок);

Т₃,Т₄ - вторичное ориентирование и переориентирование (в заданное устойчивое положение);

Т₅ – накопительный участок движения заготовок (требуется в основном для бесперебойного поступления заготовок к устройству поштучной выдачи, а также контроля количества заготовок, отбраковки по дополнительным признакам и др.);

Т₆ – время поштучной выдачи заготовок из ВЗУ.

Так как заготовки выходят непрерывно, одна за другой из ВЗУ, то технологические циклы накладываются друг на друга с временным сдвигом “T_пер”, которое характеризует: либо время действия самого малопроизводительного устройства, либо наиболее длительный технологический переход в операции подачи заготовок в системе ВЗУ- станок.

Очевидно, что для повышения производительности ВЗУ, оптимизации его структуры нужно прежде всего обращать внимание на быстродействие устройства ( например, ориентатора), лимитирующего производительность ВЗУ. Зная значение “ T_пер”, легко определить теоретическую производительность ВЗУ, как

П_ТЕОР = 1/ T_пер (4.1)

Фактическая производительность отличается от теоретической наличием поправочных коэффициентов “а_i”, учитывающих ряд внешних факторов и параметры заготовок [ 2,3]:

а₁ – учет относительных размеров заготовки;

а₂ - степень заполнения чаши ВЗУ заготовками;

а₃ – учет скорости перемещения заготовок, влияющей на надежность процессов захвата и

ориентирования;

а₄, а₅ – учет условий эксплуатации и влияния окружающей среды.

Действительная производительность определяется с учетом поправочных коэффициентов, фактические значения которых могут быть установлены только на основе опыта эксплуатации в конкретных производственных условиях :

Формулы 3.1 – 3.2 рассчитаны на применение при наличии в ВЗУ устройств ориентирования и переориентирования заготовок, существенно замедляющих скорость транспортирования.

В случаях, когда заготовки простой формы, имеют устойчивое положение при движении по лотку (то есть не нужно их переводить в ориентированное положение по своим конструктивным признакам), теоретическая производительность находится путем деления скорости движения заготовки на ее габаритный размер (в потоке заготовок на лотке).

Если заготовки сразу после автоматической выборки из навала образуют на лотке бункера (чаши) поток заготовок в единственно возможном (или заданном) ориентированном положении, теоретическая производительность определяется как

Где V_тр – скорость движения заготовок по спиральному лотку; _заг – длина заготовки “вдоль” лотка (по направлению движения).

Формула 3.3 справедлива для случая однорядного движения плотного потока заготовок по вибролотку чаши (без задержек по причине переориентации и удаления из общего потока).

Следует отметить, что в ВЗУ имеется возможность плавно регулировать (подстраивать) скорость транспортирования заготовок за счет вибропривода ( т.е. изменять величину напряжения на обмотке электромагнитной катушки) и таким образом, изменяя амплитуду колебания лотка, минимизировать отклонение фактической скорости вибротранспортирования заготовок от расчетной (в случаях, если заданная наибольшая скорость транспортирования не превосходит 60-процентного значения предельно возможной скорости для выбранного типа вибропривода, см ксерокс 3.2 к Лекц.3).

В большинстве случае фактическая производительность ВЗУ (без средств дополнительного переориентирования заготовок) ограничивается 40 шт/мин. при условии корректного расчета размеров чаши ( см предыдущую лекцию).

§ 4.2 Методика расчета скорости вибротранспортирования заготовок

Как ранее отмечалось, существует несколько видов движения заготовок по виброповерхности, - режимы движения с проскальзыванием и движения с подбрасыванием, а также другие (за границами движения с подбрасыванием, которые имеют лишь ограниченное практическое применение). Подробную информацию по этому вопросу см в [1] Приложения.

Переход от одного вида движения к другому связан с увеличением амплитуды колебания лотка (соответственно, с увеличением скорости движения заготовок) и характеризуется тем, что вертикальная составляющая сил инерции уравнивается с силой тяжести заготовки и их равнодействующая становится равной нулю.

В этот момент заготовка готова оторваться от лотка и находиться некоторое время в полете. Критическое ускорение лотка j₀ , при котором происходит отрыв заготовки от лотка (начало режима движения заготовок с подбрасыванием), определяется из предыдущего условия в виде:

R = mg – m j_л Sin = 0  j_л = j₀ = g / Sin . (4.4)

К
ритическая амплитуда колебания лотка X₀ в момент отрыва заготовки определяется в виде:

В настоящее время методика расчета ВЗУ, подтвержденная на практике, разработана только для режима движения с подбрасыванием. Практическая ценность этой методики заключается в нахождении значения предельной скорости заготовок в конкретном ВЗУ (на границе между вышеуказанными режимами, характеризуемыми скольжением и подбрасыванием заготовок).

В режиме непрерывного подбрасывания заготовка после полета попадает на лоток в момент повторного возникновения условий для отрыва заготовки, т.е. заготовка находится в полете целое число периодов колебаний лотка. Время полета заготовки в этом случае будет

t = 2n/

(4.6)

n =1, 2, 3 …

где n = 1, 2, 3….

Скорость и критическая амплитуда колебания лотка в режиме непрерывного подбрасывания.

На рис. 3.15 изображен график перемещения горизонтального вибролотка и полета заготовки в режиме движения с подбрасыванием.

Принятые обозначения:

У – координата перемещения лотка; у – координата перемещения заготовки; t_п - время полета заготовки;  - частота колебания лотка.

Полагая, что лоток достиг ускорений, обеспечивающих отрыв заготовки от лотка (условие отрыва,- см форм.3.4), запишем уравнение вертикального перемещения заготовки (оно соответствует математическому описанию физической задачи - свободной полет тела, брошенного под углом к горизонту).

Принятые обозначения:

Y - вертикальное перемещение заготовки до и после момента ее попадания на лоток;

Y₀ - начальное перемещение заготовки, равное ее перемещению с лотком до момента отрыва от лотка;

В режиме непрерывного подбрасывания заготовка попадает на лоток после полета в момент возникновения условий ее очередного отрыва от лотка.

На рис. 3.15 представлен режим непрерывного подбрасывания заготовки в виде траектории движения материальной точки “а”.

В рассматриваемом случае точка “а” в начале и конце полета касается лотка в одной и той же фазе его колебаний. Иными словами, в момент попадания заготовки на лоток после ее полета (точка а₁, на рис.3.15 ), заготовка и лоток будут иметь одно и то же вертикальное перемещение, и часть траектории будут двигаться вместе.

Для нахождения горизонтальной скорости заготовки установим предварительно

закономерности колебания лотка с электромагнитным приводом и пружинной подвеской, обеспечивающими его гармоническое колебание (см ксерокс 5.1 “ ВЗУ “к лекц.5) .

Чтобы кривые вертикального колебания лотка на графиках рис.3.15 были расположены над временной осью t, зададим уравнение его перемещения в виде (для удобства изображения):

Скорость и ускорение опорной поверхности лотка получим дифференцированием (3.9) :

где δ = 2Х - размах колебаний лотка, мм; ω - круговая частота колебаний лотка, сек^-1; f_л –частота колебаний лотка, зависящая от частоты напряжения на электромагните; t – текущее время.