Расчет и проектирование вибрационного бункерного загрузочно-ориентирующего устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

"СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра "Приборные системы и автоматизация технологических процессов"

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: "Автоматизация транспортировки, загрузки и сборки "

на тему: "Расчет и проектирование вибрационного бункерного загрузочно-ориентирующего устройства"

Выполнил:

Медведев В.А.

Севастополь 2017 г.



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРОТОТИПОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

2. КОНСТРУКЦИЯ И ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ВБЗОУ

3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет основных элементов ВБЗОУ

3.1.1 Выбор конструкционных параметров ВБЗОУ

3.1.2 Скорость движения деталей и коэффициент заполнения

3.1.3 Конструкция и размеры чаши питателя. Форма и шаг спирального лотка

3.1.4 Расчёт высоты чаши

3.1.5 Выбор частоты колебаний

3.1.6 Определение оптимального режима роботы ВБЗОУ

3.2 Расчёт массы и момента инерции верхней части питателя

3.3 Расчет упругих частей системы

3.3.1 Расчёт пружинных подвесок питателя

3.3.2 Расчёт электромагнитного вибратора

3.3.3 Расчет магнитопровода и обмотки катушки вибратора

3.4 Амплитудное значение магнитодвижущей силы

3.5 Расчёт массы и момента инерции нижней части питателя

3.6 Необходимое число витков катушки вибратора

3.7 Расчет амортизаторов вибрационного питателя

4 УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ ВБЗОУ

4.1 Управление при работе с электромагнитным вибратором

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Вибрационные бункера предназначены для захвата деталей из навала, ориентация их и последующей выдачи в ориентированном положении в питатель. Вибробункеры являются устройствами с непрерывной выдачей деталей.

Вибробункер, оснащенный конической чашей, обладает наивысшей производительностью и, благодаря увеличению радиуса чаши, способствуют рассредоточению деталей. При необходимости, стандартная ширина дорожки, шаг дорожек и их количество может быть изменено в соответствии с условиями применения.

Вибрационные БЗОУ имеют много преимуществ перед другими типами загрузочно-ориентирующих устройств. Отсутствие в них движущихся захватно-ориентирующих органов исключает возможность заклинивания деталей, в связи с чем отпадает необходимость в дополнительных предохранительных механизмах.

Характер движения деталей по лоткам вибрационных БЗОУ не зависит от массы деталей, а это значит, что как крупные, так и весьма мелкие детали двигаются с одинаковой скоростью.

Детали перемещаются за счёт сил инерции и не сопровождаются интенсивным перемешиванием, что способствует их сохранности.

Бункерные загрузочные устройства проектируются и изготавливаются под конкретную номенклатуру деталей.



1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРОТОТИПОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

В ходе работы над курсовым проектом должны быть рассмотрены технологические и конструкторские особенности проектируемого устройства, а также компоненты системы управления, и сделан аналитический обзор прототипов подобного устройства автоматизации.

Общие сведения о БЗОУ:

В основном в промышленности применяют БЗОУ, в которых ПО перемещаются по лотку и, проходя мимо различного рода путевых операторов (вырезы, выступы и т. д.), получают определенную ориентацию. Установки такого типа применяют для подачи ПО на рабочие позиции металлорежущих станков, прессов, сборочных агрегатов, для подачи ПО к рабочему месту при ручной сборке, наполнения кассет, сортировки и упаковки готовых изделий.

БЗОУ выдает детали неритмично, через различные промежутки времени. Однако в определенные отрезки времени его производительность можно считать условно постоянной.

Для деталей простой формы первичная ориентация в БЗОУ - достаточна и достигается без каких-либо специально внесенных в конструкцию механизмов.

Детали из навала выносятся принудительно специальными механизмами по одной или по несколько штук с одновременным приданием им первичной ориентации (таблица 1).

Принудительный вынос выполняется карманами, крючками, лотками, лопастями и другими захватными органами. Применение тех или иных захватных органов определяет тип БЗОУ.

Параметрически, т.е. без помощи специальных принудительно действующих механизмов, вынос и первичное ориентирование деталей в БЗОУ можно осуществлять, используя собственный вес деталей, силы трения между деталями и рабочими поверхностями БЗОУ или с помощью сил инерции, возникающих в результате сообщения рабочим поверхностям БЗОУ колебательного (вибрационного) движения. К БЗОУ с поштучной выдачей деталей относятся такие широко известные в практике конструкции, как карманчиковые и крючковые.

Таблица 1 - Способы выноса деталей из навала

Способ выноса	Принудительно специальными механизмами	Параметрические
	Поштучно	Партиями	Непрерывным потоком
	карманом	крючком	лотком	лопастью	собственным весом	силой трения	силой инерции
Тип бункера	карманчиковый	крючковый, штыревой, пальцевый	секторный, ножевой, дисковый	лопаст- ной, щелевой, барабанный	трубчатый	фрикционный	вибрационный

Автоматическое ориентирование - это такой процесс, при котором детали (заготовки), без участия человека, переводятся из хаотичного в ориентированное состояние относительно некоторых поверхностей. Реализация автоматического ориентирования целиком и полностью зависит от формы детали (тело вращения или плоское тело).

Питательные механизмы встречаются двух типов: отсекатели и загружатели

Отсекатель используется если в процессе транспортирования детали (заготовки) необходимо изменить ее положение или направление движения, а также в случаях, когда детали (заготовки) тяжелые, для того чтобы исключить действие их веса на питатель. Загружатель используется в случае, когда необходимо принудительно переместить деталь (заготовку) в рабочий отсек. В таблице 2 приведена классификация питательных механизмов по конструкционным особенностям



Таблица 2 - Классификация питательных механизмов

Вид питательного механизма	Тип механизма
Отсекатель	Штифтовой (кулачковый)	Барабанный (дисковый)
Загружатель	Шиберный	Мотылевой	Дисковый механизм
			С барабанном	С револьвером



2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Конструкция и описание работы вибрационного бункерного загрузочно-ориентрирующего устройства

ВБЗУ состоит из следующих элементов:

1)- чаша(коническая);

2)- лоток;

3)- коническое дно;

4)- основание дна чаши;

5)- башмак верхний;

6)- плоская пружина(3 шт);

7)- основание бункера;

8)- предбункер;

9) -плита защитная;

10) - основание якоря;

11) -плита соединительная;

12) -кронштейн;

13) -втулка;

14) -ось установочная;

15) -плита;

16) -установочное крепление;

17) -отводной лоток;

18) -пружина амортизационная;

19) - якорь вибратора;

20) -электромагнит;

Конструкция ВБЗУ (рисунок 2.1.1):

Коническая чаша крепится вместе с конусовидным дном к основанию чаши. К чаше приварены лотки. Основание чаши установлено на трех пружинных плоских подвесках. Подвески сверху в башмаках прикручиваются гайками к основанию(рисунок 2.1.2).Верхний башмак закреплен крепежным болтом и штифтом. Величина зазора между якорем и электромагнитом регулируется болтом .Плоские подвески установлены так, что их проекции на горизонтальную плоскость перпендикулярны радиусам окружности точек их установки (рисунок 2.1.3).

Электромагнит установлен в центре плиты основания . Сердечник электромагнита состоит из пакета пластин (материал электротехническая сталь). Между якорем и сердечником электромагнита есть воздушный зазор. Между якорем и основанием чаши установлена алюминиевая пластина, предотвращает проникновение магнитных силовых линий в бункер, способных намагничивать детали. Сердечник электромагнита состоит из набора Ш - образных пластин, прикрепленных к его основанию при помощи планок. На средний выступ набора надевается катушка с обмоткой.

Рисунок 2.1.1 - Конструкция ВБЗУ с чашей установленной на пружинных стержнях



Рисунок 2.1.2 - Сечение Б-Б ВБЗУ

Рисунок 2.1.3 - Сечение А-А ВБЗУ



Описание работы ВБЗУ:

При пропускании переменного электрического тока через катушку в ней индуцируется переменное магнитное поле, притягивающее и отталкивающее якорь . При этом чаша бункера совершает вертикальные возвратно-поступательные колебания.

Подвески установлены таким образом, что чаша будет совершать горизонтальные возвратно-поступательные колебания.

Детали при этом опускаются по конусовидному дну (действие горизонтальных колебаний) и перемещаются по спиралевидной траектории в чаше бункера (под действием вертикальных и горизонтальных колебаний).

Для виброизоляции бункер установлен на витых цилиндрических пружинах , сравнительно небольшой жесткости. Для ограничения горизонтальных колебаний основание бункера установлено на ось с резиновой втулкой . катушка вибратор спиральный амортизатор



3. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Расчет основных элементов ВБЗОУ

3.1.1 Выбор конструкционных параметров ВБЗОУ

Чтобы правильно выбрать параметры вибрационного бункера нужно знать форму, размеры и вес транспортируемой детали, а также необходимую производительность.

Масса, объем детали:

Рисунок 3.1.1 - Эскиз детали

L1=27мм;L2=23 мм; D=15 мм;d=8мм

Плотность материала детали(медь):

=8.5 кг/

Расчет объёма детали:

Vд= V1+V2

= 3.1456,254=706,5

=3.141623=1155,5

= 706,5+1155,5=1862

Объём всех загружаемых деталей:= 1862500=0,93

Масса детали:

кг

Масса всех деталей:

кг

Производительность ВБЗОУ:.

Время непрерывной работы:.

Количество деталей: шт

Производительность вибрационного бункера определяется по формуле:

= 20 шт

где Q - производительность вибрационного бункера;

z - максимальный габаритный размер детали(z=27 мм);

к - коэффициент заполнения, учитывающий разрывы в потоке(к=0.9).

Расчетную производительность бункера определяют по формуле:

;

где Кп - коэффициент переполнения, учитывающий превышение производительности бункера над производительностью станка(Кп=1.1-1.3)

3.1.2 Скорость движения деталей и коэффициент заполнения

Скорость движения деталей по лотку вибрационного бункера можно определить из формулы:



;

3.1.3 Конструкция и размеры чаши питателя. Форма и шаг спирального лотка

Коническая форма чаша выгодна в тех случаях, когда в бункере необходимо иметь несколько витков винтового лотка, а детали имеют такую форму, которая не исключает их заклинивание между лотками.

Для свободного прохождения деталей по лотку и обеспечения высокого коэффициента заполнения диаметр чаши должен быть:

Дср=10z,

Дср =1027=270 мм,

Средний диаметр спирального лотка питателя:

Двн = Дср -В,

Двн = 270 - 20 = 250 мм,

где В = (5+15)=20 мм - ширина лотка.

Рисунок 3.1 - Эскиз чаши питателя

Д_наруж = Д_внут +2k, k=5 мм,

Д_наруж=250+10=260 мм

Угол рассчитывается по формуле:

,

где b - ширина лотка,t -шаг винтового лотка

Шаг спирального лотка:

,

где s - толщина лотка , s = 5 мм, где h - наибольшая высота транспортируемой по лотку детали при положении устойчивого равновесия.

Угол подъема спирального лотка определяется из условия:

;

°

Максимальный угол подъема определяется материалами дорожки и детали: материал чаши и канавок - сталь.

- максимально допустимый угол подъема спирального лотка при вибрационном транспортировании медных деталей по стальной поверхности, полученное значение угла подъема соответствует допускаемому

- значение коэффициента трения при вибрационном транспортировании медных деталей по стальной поверхности.



3.1.4 Расчет высоты чаши

Высота конической чаши при отсутствии предбункера выбирается из условия бесперебойной работы вибробункера в течение промежутка Т.

Объем внутренней части можно выразить как сумму трех объемов:

где - объем чаши, который не должен заполняться навалом деталей, необходимый для того, чтобы детали могли подвергаться ориентированию:

Полезный объём чаши:

где - объём одной детали, , Кн - коэффициент неравномерного заполнения, Кн = 1,2.

Объём занимаемый конической частью:

где мм



Высота конической чаши определяется из геометрических соображений по формуле для цилиндрической:

Принятая высота чаши H = 60 мм.

Геометрических параметров конического дна:

Рисунок 3.4.1 - Эскиз конуса чаши

Материал конического дна - алюминий;

мм - внутренний диаметр конуса дна,

- угол при вершине конуса,

- соответствует допускаемому,

Геометрические параметры основания чаши:

Геометрические параметры основания чаши подобраны с учетом параметров чаши, конического дна и размеров установочных винтов для крепления чаши к основанию.



Рисунок 3.1.4.1 - Эскиз основания чаши

Материал основания - сталь. Параметры: мм , мм , мм, мм

Параметры предбункера мм,высота мм

3.1.5 Выбор частоты колебаний

Частота колебаний вибрационного бункера выбирается из следующих соображений. Наиболее просто осуществлять колебания чаш питателя при помощи электромагнитных вибраторов, работающих с частотой 50 и 100 Гц мелких заготовок c диаметром чаши до 200 мм. У более крупных вибропитателей при больших размерах колеблющихся поверхностей и значительных амплитудах колебания работа на высокой частоте сопровождается неприятным шумом. Кроме того, при меньшей частоте колебаний допустимы менее жесткие и, следовательно, более легкие колеблющиеся массы питателя, что в свою очередь, приводит к уменьшению питателя, т.е. к уменьшению общего веса питателя и уменьшению габаритов и мощности вибратора. Поэтому у вибрационного питателя с диаметром чаши до 500 мм целесообразно применить частоту 50 Гц.



3.1.6 Определение оптимального режима работы ВБЗОУ

Скорость движения деталей по лотку, с учетом того что сталь будет двигаться по стали. Зная и частоту 50 Гц, можно определить параметр режима работы по графику:

Рисунок 2.1.6.1 - Зависимость скорости соударения от режимов работы для нескольких частот колебаний лотка.

Параметр режима работы =1.4

Коэффициент режима П, равный произведению коэффициента скорости Кс на коэффициент угла бросания К подсчитывается по формуле:

где V_з - скорость движения деталей по лотку,

- частота в Гц,

f - коэффициент трения детали по лотку,

к_у - коэффициент удара, равный 1.2,

Для упрощения расчетов углы подъема б и бросания в можно задать соответственно коэффициентами:

Коэффициент угла подъема K_б:

Коэффициент угла подбрасывания K_в=1

- угол подбрасывания детали при транспортировании

3.2 Расчет массы и момента инерции верхней части питателя

К верхней части вибропитателя относятся следующие детали: чаша, лоток, конусное дно, основание чаши, верхние башмаки, якорь с набором железа.

Расчёт объёма, массы и момента инерции чаши(по формуле объёма усечённого конуса) рисунок 3.1.1: =7.8 кг/ - плотность материала чаши

Объём чаши:

Масса чаши:

Момент инерции:

Расчёт объёма, массы и момента инерции лотков чаши:

Объём занимаемый лотками:

=7.8 кг/ - плотность материала лотков,

Масса лотков:

Момент инерции лотков:



кг

Расчёт объёма, массы и момента инерции конусного дна чаши(рис. 3.4.1):

Объём:=2.7 кг/ - плотность материала конусного дна чаши

=0,36

Масса:

Момент инерции конусного дна чаши:

кг

Расчёт объёма, массы и момента инерции основания чаши (рис. 3.1.4.1):

Объём: =7.8 кг/ - плотность материала основания дна чаши

=0,75

Масса основания:

Момент инерции основания чаши:

кг

Расчёт объёма, массы и момента инерции верхнего башмака:

Рисунок 3.2.1 - Эскиз верхнего башмака

Объём:

, где мм, мм , мм.

мм³,

Масса:

,

кг.

Момен инерции:



,

где - расстояние от оси основания чаши до оси верхнего башмака, мм.

кг·м².

Расчет объёма, массы и момента инерции защитной пластины:

Рисунок 3.2.2 - Эскиз защитной пластины

Для предотвращения воздействия магнитных силовых волн на коническое дно питателя подобрана защитная пластина, устанавливаемая между сердечником якоря и основанием чаши. Геометрические параметры: ширина L_зп = 90 мм, толщина B_зп = 80 мм, высота H_зп = 10 мм. Материал защитной пластины - алюминий, 2700 кг/м³.

,

мм³,

Масса:

,

кг.

Расчет момента инерции защитной пластины:

,

кг·м²

Расчет объёма, массы и момента инерции основания якоря:

Рисунок 3.2.3 - Эскиз основания якоря

Подобрана конструкция основания якоря с учетом его соединения с пластинами и габаритных параметров якоря. Основание якоря имеет геометрические параметры - ширину L_оя = 90 мм, толщину B_оя = 64 мм и высоту H_оя = 15 мм. Материал основания якоря - сталь.

Объём основания якоря:

,

мм³,

Масса основания якоря:

,

кг,

Момент инерции основания якоря:

,

кг·м²,

Расчет объёма, массы и момента инерции якоря вибратора:

Якорь закреплен болтами с основанием чаши, болты ввинчиваются в защитную пластину. Защитная пластина и основание якоря зажимают якорь, они закрепляются друг с другом с помощью двух соединительных пластин.

Рисунок 3.2.4 - Эскиз якоря вибратора

Был выбран якорь с параметрами: H = 30, L = 90 мм и шириной B = 64 мм. Материал пластин - железо, 7,8 кг/мм³.

Объём сердечника якоря:

,

мм³,

Масса сердечника якоря:

,

кг

Момента инерции сердечника якоря:



,

кг·м²

Расчет объёма, массы и момента инерции соединительной скобы якоря:

Рисунок 3.2.5-Эскиз соединительной скобы

Подобраны соединительные пластины со следующими геометрическими параметрами: длина L= 90 мм, ширина B= 45 мм, толщина H = 8 мм. Материал соединительных пластин - сталь.

Объём:

,

мм³,

Масса:

кг

Момента инерции соединительной скобы якоря:

,

кг·м²

Расчет суммарных масс и моментов инерции верхней части питателя:

Таким образом, - полная масса верхней части питателя, кг

- полный момент инерции верхней части питателя, кг·м²

Расчет приведенной массы верхней части питателя:

- угол наклона пружинных стержней относительно вертикали для вертикально установленной чаши относительно электромагнита и частоты тока питания катушки электромагнита Гц.

Принятое значение угла

,

где - кинематический угол наклона пружинных стержней, , , , - расстояние от точек крепления верхних башмаков до оси чаши, мм

кг

Согласно условию , предварительно принятое значение приведенной массы нижней части питателя , кг

При подборе геометрических параметров элементов нижней части питателя необходимо выполнить следующее условие

Нижняя часть питателя будет установлена на пружинных амортизаторах, по этому система будет являться двух массовой.

- приведенная масса двух масс, кг.

3.3 Расчет упругих частей системы

3.3.1 Расчёт пружинных подвесок питателя

Расчет геометрических параметров пружинных подвесок:

Материал пружин - сталь.

- относительный размах колебаний приведенной массы,

м

- прогиб пружинного стержня,

м

- минимальная рабочая длина пружинного стержня,

мм.

Принятая рабочая длина пружинных стержней мм.

- толщина пружинной подвески,k=5(5 пластин в подвеске)

где Гц, - модуль упругости материала, (кг/см²),толщина подвески:

мм

3.3.2 Расчет электромагнитного вибратора

Вибратор рассчитывают на работу от сети тока, имеющего напряжение 220в. Возможные колебания напряжения в сети составляют ±10%, т.е. напряжение может меняться в пределах от Umin = 198 В до Umax = 242 В.

Рисунок 3.3.2.1 -Схематичное устройство вибратора

- максимальное возмущающие усилие в направлении колебаний, где - коэффициент затуханий, , .

Н

- максимальное возмущающие усилие вертикального вибратора,

Н

3.3.3 Расчет магнитопровода и обмотки катушки вибратора

- площадь сечения железа сердечника электромагнита, где - магнитная индукция в зазоре, .

мм²,

- необходимая мощность электромагнитной катушки,

Вт

- ход якоря электромагнитного вибратора,

мм

- величина воздушного зазора между якорем и сердечником электромагнита,

мм

- величина приведенного воздушного зазора,

где - величина глубины модуляции воздушного зазора, .

мм

3.4 Амплитудное значение магнитодвижущей силы

- величина магнитодвижущей силы (МДС),

А·в

- величина эффективной МДС,

А·в

- минимальная размер окна сердечника,

где - плотность тока, (А/мм²), - коэффициент заполнения,

см²

Конструктивно решено что пластины сердечника электромагнита могут быть приняты - стандартные железные пластины : тип Ш32, см², см, см, см.

3.5 Расчет массы и момента инерции нижней части питателя

К нижней части вибропитателя относятся следующие детали: электромагнит, основание привода, пружинные подвески.

Расчет объёма, массы и момента инерции сердечника электромагнита:

Рисунок 3.5.1 - Эскиз сердечника электромагнита

Объём:

,

мм³

Масса:

,

кг.

Момент инерции сердечника электромагнита:



,

кг·м²

Расчет объёма, массы и момента инерции пружинных стержней:

Принятая длина пружинных подвесок L = 155 мм. Материал пружинних стержней - сталь.

Объём:

мм³

Рисунок 3.5.2 - Эскиз плоской пружины

Масса:

кг

Момента инерции :



кг·м²

Расчет объёма, массы и момента инерции основания привода:

Рисунок 3.5.2 - Эскиз основания привода

Подобрано основание привода со следующими геометрическими параметрами: внешний диаметр D_оп = 380 мм, толщина H_оп = 40 мм, диаметр сквозного отверстия для установочной оси D_оо = 50 мм. Материал основания привода - чугун.

Объём:

,

мм³,

Масса:

,

кг.

Момента инерции:

,

кг·м²

Расчет суммарных масс и моментов инерции нижней части питателя:

Таким образом, - полная масса нижней части питателякг.

- полный момент инерции нижней части питателя, кг·м².

Расчет приведенной массы нижней части питателя

,

кг - условие указанное выше выполняется.

3.6 Необходимое число витков катушки вибратора

Необходимо определить число витков катушки электромагнита W и число витков диапазона регулирования напряжения подаваемого на катушку W, так как величина напряжения в сети изменяется от U_min = 198 (В) до U_max = 242 (В).

- максимальное число витков катушки,

где -действительная магнитная индукция, =5389, - длина среднего магнитного пути железного сердечника, см, - магнитная проницаемость железа сердечника, .

,

- минимальное число витков катушки,

.

Диапазон регулирования W =30 , число ступеней n = 6. Принятое число витков катушки электромагнита W =900.

- эффективное значение силы тока,

А

- диаметр провода в катушке,

мм - расчетное значение,

мм- принятое значение.

3.7 Расчет амортизаторов вибрационного питателя

- необходимое значение жесткости пружин,

где - вес деталей в питателе, Н, - допускаемое смещение чаши питателя, мм

, кг/см

Приняты геометрические параметры пружины: мм - диаметр витка пружины, мм - средний диаметр пружины, - модуль сдвига, (кг/см²), - число пружин в системе, .

- число витков пружины,

- рассчитанное значение,

- принятое значение

- шаг витков пружин,

мм- рассчитанное значение

Рисунок 3.7 - Эскиз амортизационной пружины



4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

4.1 Управление при работе с электромагнитным вибратором

В качестве источников колебаний в нормализованных вибропитателях применяют электромагнитные приводы переменного тока, являющиеся наиболее совершенными и удобными типами вибраторов. Применение электромагнитного привода исключает необходимость в механических частях, преобразующих различные формы движения в требуемое возвратно-поступательное движении, что значительно упрощает кинематическую схему и дает возможность непосредственного соединения в одно целое рабочего органа и двигатели, т.е. электромагнита.

Наиболее простым и распространенным является реактивный одноконтактный электровибратор, состоящий из статора I, содержащего один электромагнит и якоря 2 (рис. 4.1.1). Сила притяжения электромагнита зависит от величины магнитного потока; при наличии обмотки катушки в сеть имеет следующую картину: при возрастании магнитного потока якорь притягивается; а при убывании - возвращается под действием упругой подвески. При питании переменным током, когда на протяжении одного периода имеется два максимума силы тока (положительный и отрицательный) магнитный поток дважды изменятся от края до максимума и в соответствии с этим частота колебаний возмущающей силы будет вдвое больше частоты переменного тока. При питании однополупериодным пульсирующим, когда на протяжении одного периода имеется один максимум силы тока, частота колебаний возмущающей совпадает с частотой переменного тока.

Для питания малых типоразмеров вибропитателей (с диаметром чаши до 200 мм) используют однофазный переменный ток с промышленной частотой 60 Гц схема, показанная на рис. 4.1.1а, позволяет осуществлять процесс вибротранспортирования при частотах лотка 6000 кал/мин. Наибольшее распространение получила схема питания однополупериодный пульсирующим током, при которой в сеть однофазного переменного тока с частотой 60Гц включается однополупериодный выпрямитель (обычно селеновый типа ВС или БД); в этом случае лоток вибрационных загрузочных устройств с электромагнитными вибраторами применяются следующие схемы.

При питании вибратора загрузочного устройства через трансформатор (рис. 4.1.2) вторичная обмотка трансформатора делается секционированной, и вибратор В подключается к этой обмотке через контакты пускового реле 2Р1 и контакты замедляющего реле 1Р1-2. При отсчете основной части партии контакты замкнуты, как показано на схеме рис. 4.1.2. Для замедления скорости подачи деталей реле 1Р переключает свои контакта, и на обмотку вибратора подается пониженное напряжение, что приводит к уменьшению амплитуды вибрации. После отсчета заданного числа деталей реле 2Р размыкает контакт 2Р1, и загрузочное устройство останавливается.



Рисунок 4.1.1 - Электровибратор

Отводы вторичной обмотки 1,2,3 служат для регулирования скорости движения деталей. Схема пригодна как для работы с выпрямителем (показан на схеме пунктиром), так и без него.

Аналогичная схема управления работой загрузочного устройства может быть использована при питании обмотки вибратора непосредственно от сети. В этом случае обмотка вибратора делается секционированной и также подключается через контакты замедляющего реле 1Р1-2 и контакты пускового реле 2Р1, как показано на рис. 4.1.2. При отсчете основной части партии деталей контакты обоих реле замкнуты, как показано на схеме.

После отсчета основной части деталей контакты реле 1Р переключаются, и в цепь включается большее количество витков обмотки вибратора, что приводит к увеличению сопротивления цепи, уменьшению тока через обмотку, уменьшению возмущающего усилия и, следовательно, замедлению скорости подачи деталей.

Рисунок 4.1.2 - Рисунок 4.1.3 -Схема подключения к сети (1) Схема подключения к сети (2)

Отводы от обмотки вибратора могут и не делаться. В этом случае схема включения имеет вид, показанный на рис. 4.1.3. Здесь замедление скорости подачи после отсчета основной партии деталей осуществляется последовательным подключением с обмоткой вибратора сопротивления R₁ при размыкании контакта 1Р1. После отсчета всей партии деталей, как и в предыдущих случаях, размыкаются контакты 2Р1. Регулирование скорости Наличие экстратоков во время переключения реле 1Р в предыдущих схемах (рис. 4.1.2) приводят к резкому подергиванию чаши бункера во время переключения, что при подачи довольно мелких деталей может свести на нет.

Отводы 1,2,3, как и в предыдущем случае, служат для регулирования скорости движения деталей результаты предварительного замедления, так как во время толчка в приемную тару сразу сбрасывается несколько деталей.

Во всех рассмотренных схемах управления остановка и пуск загрузочного устройства осуществляется путем отключения и подключения обмотки вибратора с помощью пускового реле 2Р. Этот способ имеет два существенных недостатка:

1. Во время подключения обмотки вибратора получается резкий толчок чаши, в результате чего может произойти сдваивание деталей и, следовательно, ошибка в счете.

2. При отключении обмотки вибратора остановка происходит не мгновенно, а чаша совершает еще ряд колебаний, в результате чего возможны перебросы деталей.

Оба эти недостатка становятся особо заметны при подачи мелких и весьма мелких деталей.

От перечисленных недостатков свободна схема, представленная на рис. 4.1.3б. Здесь регулирование скорости подачи вибропитателя и его остановка осуществляются шунтированием выпрямителя. Схема предназначена для вибрационных питателей, работающих с частотой =50 Гц. При подачи основной части партии деталей контакты пускового и замедляющего реле разомкнуты, и в обмотку вибратора поступает ток, пульсирующий с частотой 50 Гц (рис. 4.1.4). В результате частота возмущающего усилия тоже равна 50 Гц. После отсчёта основной части партии деталей срабатывает замедляющее реле 1Р, которые контактами 1Р1 параллельно диоду выпрямителя Д1 подключает сопротивление R₁. При этом через обмотку вибратора, кроме основной составляющей тока, магнитодвижущая сила которой (кривая 1, рис. 4.1.4) работает в такт с колебаниями чаши и раскачивает её, протекает ток второго полупериода, магнитодвижущая сила которого (кривая 2, рис. 4.1.4) работает в противофазе с основной магнитодвижущей силой; в результате амплитуда колебаний, а следовательно, и скорость подачи деталей уменьшается. После отсчёта партии деталей срабатывает пусковое реле 2Р и контактами 2Р1 полностью шунтирует выпрямитель. Тогда магнитодвижущие силы обоих полупериодов равны (1 и 2, рис. 4.1.4), и частота возмущающего усилия становится равной = 100 Гц. Так как собственная частота упругой системы вибрационного загрузочного устройства близка к 50 Гц, то получается резкое рассогласовывание частот; кроме того, по движению чаши второй полупериод оказывается в противофазе с первым, в результате амплитуда колебаний резко падает и становится настолько малой, что движение деталей прекращается. Так как прекращение подачи деталей в этом случае осуществляется не отключением обмотки вибратора, а за счёт подачи в его обмотку второго полупериода тока, то остан6овка чаши получается очень быстрой и переброс деталей невозможен. Кроме того, обмотка вибратора не обеспечивается, в результате чего отсутствуют толчки при переключениях и пуске загрузочного устройства.

В последнее время все более широкое применение получают бесконтактные переключатели; их использование для управления работой вибрационных загрузочных устройств малой мощности вполне возможно и рационально. При этом бесконтактные переключатели могут одновременно служить и для стабилизации напряжения, подаваемого на обмотку вибратора, в результате чего стабильность работы таких устройств значительно повышается.

На рис. 4.1.5 приведена схема управления и стабилизации напряжения вибратора загрузочного устройства, собранная на полупроводниковых приборах, для питателей мощностью в несколько ватт. Обмотка вибратора В загрузочного устройства питается от силового трансформатора Тр через конденсатор С₁. Параллельно обмотке вибратора бункера подключена схема стабилизации напряжения и управление. Работает схема следующим образом: во время счета основной части партии деталей транзистор Т2 заперт, и схема служит электронным стабилизатором. При достижении напряжения на обмотке вибратора в каждом полупериоде уровня стабилизации опорного диода Д1 (18 В) транзистор Т1 открывается и шунтирует обмотку вибратора. Происходит перераспределение сопротивлений, но позволяющее напряжению между точками а и в подняться выше напряжения стабилизации, а весь излишек напряжения гасится на конденсаторе С1. Таким образом, транзистор Т1, управляемый диодом Д1, ограничивает напряжение на обмотке вибратора в обоих полупериодах, благодаря чему это напряжение имеет трапецеидальную форму с постоянной амплитудой. Это обеспечивает постоянную амплитуду вибрации чаши питателя с частотой =100 Гц независимо от колебаний напряжения сети, чем достигается постоянная и равномерная скорость движения деталей. Регулирование этой скорости в небольших пределах при настройке осуществляется с помощью реостата R1.

Рисунок 4.1.4 - Кривые магнитоуправления и движущих сил вибратора

Рисунок 4.1.5 - Схема стабилизации напряжения



Переключение загрузочного устройства на замедленный режим работы осуществляется следующим образом. На базу транзистора Т, подается сигнал управления в виде постоянного отрицательного напряжения, при этом через переходы эмиттер-база транзисторов Т1 и Т2, течет ток. Величина этого тока выбирается такой, что транзистор Т1 еще не открыт, а транзистор T2 уже открыт. Тогда к диоду Д1 оказывается подключен параллельно диод Д2, напряжение стабилизации которого ниже напряжения стабилизации диода Д1. В результате этого на обмотку вибратора подается переменное напряжение, тоже стабилизированное до величины напряжения стабилизации диода Д2 равного 8В, амплитуда колебания чаши вибропитателя, а следовательно, и скорость движения деталей уменьшается.

Для полной остановки нагрузочного устройства после заданного числа деталей увеличивается сигнал управления, при этом ток через эмиттер-базовые переходы транзисторов Т1 и Т2 возрастает. Тогда транзистор Т1 полностью открывается, в результате чего обмотка вибратора оказывается постоянно зашунтированной, направление между точками а и b близко к нулю.

Это приводит к резкому затуханию колебаний чаши бункера, подача деталей прекращается.

Все переключения осуществляются без размыкания и замыкания цепей, поэтому при изменении режима работы и пуске вибропитателя отсутствуют какие-либо толчки его чаши.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вибрационные устройства - лотки, бункера, подъёмники накопители находят широчайшее применение в машиностроении. Они обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими типами загрузочных устройств. Эти устройства относительно просты по конструкции. Отсутствие в них движущихся захватно - ориентирующих органов исключает возможность заклинивания заготовок, в связи с чем, отпадает необходимость в дополнительных предохранительных механизмах.

ВБЗОУ незаменимы при решении вопроса ориентирования деталей и загрузки при автоматизации процессов сборки, где форма готовых деталей подаваемых на сборку сложнее формы заготовок, предназначенных для обработки на станках.



Список использованНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Автоматизация в промышленности: Практикум. В 4 ч. Ч. I. Пневмоавтоматика и гидроавтоматика: учеб. Пособие / Е.В. Пашков [и др.], под ред. Е.В. Пашкова. -- Севастополь: севнту, 2010. -- 156 с.

2.Пашков Е.В. Электропневмоавтоматика в производственных процессах: учебное пособие / Е.В. Пашков, Ю.А. Осинский, А.А. Четверкин; под ред. Е.В. Пашкова. -- 2-е изд., перераб. И доп. -- Севастополь: севнту, 2003. --496 с

3.Автоматизация в промышленности: Практикум. В 4 ч. Ч. II. Транспортно-накопительные, загрузочные, сборочные и контрольно измерительные устройства: учеб. Пособие /Е.В. Пашков [и др.]; под ред. Е.В. Пашкова. -- Севастополь: севнту, 2010.-- 224 с.

4.Пашков Е.В. Транспортно-накопительные и загрузочные системы в сборочном производстве: учеб. Пособие / Е.В. Пашков, В .Я. Копп, А.Г. Карлов. -- К: УМК ВО, 1992. -- 536 с.

5.Малов А.Н. Загрузочные устройства для металлорежущих станков / А.Н. Малов. -- М.: Машиностроение, 1972. -- 400 с.

6.Пашков Е.В. Промышленные механотронные системы на основе пневмопривода: Учеб.пособие /Е.В Пашков, Ю.А.Осинский. - Севастополь: Изд-во севнту, 2007. -401 с.

7.Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник / И.С.Бляхеров, Г.М.Варьяш, А.А.Иванов и др.; Под общ. Ред. И.А.Клусова. - М.: Машиностроение, 1990. -400 с.

8.Юревич Е.И. Основы робототехники.-2-е изд.-спб.: БХВ- Петербург, 2005. - 416 с.

9.Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Автоматизация управления материальными потоками технологических процессов». /Сост. Ю.Л. Рапацкий, А.А. Вожжов, С.Н. Федоренко. - Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2009. - 74 с.

Размещено на Allbest.ru

...