精密机械盘式电磁振动上料斗设计

1 定向自动上料机构1 机构的组成 排列 剔除或纠正2 进给速率和防止过剩堵塞2 电磁振动料斗1 主要组成部分 螺旋槽料盘 含通道 剔除等 支撑弹簧 板簧 电磁振动器2 工作原理四种运动状态及其条件 上次课程主要内容 31 01 2 振动料斗的典型结构 31 02 四大基本组成 1 螺旋槽料盘系统该部分集料仓 通道 上料器 隔料器 整理等于一体 2 支撑弹簧 板簧 3 电磁振动器 动力 4 底座 避震措施 3 工件排列的定向方法 参见教材P140表 2 排列定向是电磁振动盘设计最关键的内容 首先应对输送对象作力学研究 必要时在工件上增加定向几何要素 定向方法与具体工件形状 尺寸相关 结构参数及应用方法都有很大差异 在通道适当位置 或多处 设置剔除机构使已排列且位置正确的工件进料 31 03 定向常用方法 1 通道底面造型 图例1 2 6 将通道底部制成圆弧形 V形等凹凸不平的光滑形面 2 通道底面空洞 图例4 5 8 根据工件形状将通道底部制成对应的空洞 可剔除不正确排列的工件 3 隔挡结构 图例3 7 限制高度 翻转等 4 其他 气 光电等 图例9 10 31 04 底面造型实例 利用重心定向 31 05 工件 底面造型与隔挡结合 挡块 短边朝前 底面造型 小头朝前 利用重心偏置 工件 设计适当的调节机构 31 06 短头朝下 小轴类工件 组合式定向机构 31 07 工件 组合定向机构 形 孔 挡块 31 08 圆锥形工件 多用途定向机构 31 09 工件重心 尖头朝下 尖头朝上 调节开口尺寸可实现同一结构多种用途 4 电磁振动料斗主要参数设计 31 10 料斗开发的一般程序和内容 确定送料方式 生产率 通道升角 弹簧倾角 摩擦系数 料盘 通道尺寸 定向结构 弹簧尺寸及参数 防松措施 底座参数 防震结构 振动频率分析 1 送料率Q的确定 31 11 依据 生产线实际需求Q 参考公式 件 min 其中 充满系数 与工件相关0 4 0 9 L 沿移动方向上的工件长度mmV平均 沿料槽移动的平均速度mm s 影响平均速度的因素复杂 P142式4 20的计算结果要根据实用修正 合理选择最大速度 工作速度可调 数据修正 工件实际的平均速度受材质 摩擦 速度等因素影响 具体选择可根据经验公式 最终尚需对实体进行修正 实验公式 主要影响因素 振幅A 角频率 振动频率f相关 速度损失系数Kv选用 滑移0 60 0 70 跳跃0 80 0 82 31 12 实际送料速率 由式 4 28 可见 要提高送料率 应增大振幅和提高速度损失系数 料槽往返振动时速度的差异工件与料槽间的摩擦力总体综合考虑 电流波形和强度 振动系统的刚度 料槽的倾角及振动升角 摩擦系数 31 13 4 20 Kv 2 料槽振动升角 振动升角 料槽振动方向与工件沿料槽运动方向间的夹角确定惯性力和送料速度在垂直与平行于料槽的两个分量的比例 影响结果 平均速度 工作噪声 选择原则 其他条件限制的情况下 能使工件获得沿料槽前进的最佳速度 31 14 振动升角 31 15 理论分析 向前运动的基本条件 对式 4 16 按t1 t过程求积分 得相对位移S 再对时间t求导 得相对运动速度表达式4 21 要获得最大运动速度 可用 求偏导 并令其等于零 其中t1 A1分别是运动开始时刻的时间和振幅 31 16 求偏导整理 并令其等于零 结论 若要工件任意时刻都在运动 上式中必有 3 料槽螺旋升角 影响供料效率 角越小 上料的速度越快 因此螺旋升角的选用直接影响速度 当 角大于摩擦角时工件会沿料槽自由下滑 角度应取值适当 取值过小则料槽圈数多或料斗直径大 取值过大则影响上料速度 31 17 螺旋升角 基本条件 升角 直接影响B C值 为确保更利于上料 C值应尽量大于B值 因此最大升角 max的边界条件可定为B C 即 31 18 整理计算得 实际选用应小于 max 则可取 K 为可靠系数 设计取值应小于0 7 0 8 4 弹簧倾角 获得振动升角 的结构措施 若弹簧安装在螺旋槽中心处 有 实际常采用在半径r上均匀分布三套弹簧的结构 则相应的尺寸变化要保证 31 19 即 一般取20 30 5 料斗基本尺寸 1 螺旋料槽螺距t考虑以两个重叠工件不能通过为准 可由下式确定 其中 h 工件在料槽上的高度s 料槽板的厚度 1 5 2mm料盘升角确定后 螺距与螺旋槽半径满足一定关系 应充分考虑设备外形尺寸 31 20 2 料斗外径D外 31 21 考虑设备体积 质量等问题 外径尺寸应尽量小以保持紧凑 相关实验表明外径尺寸不宜太小 否则会因曲率半径太小而影响送料 依据 B 料槽宽度e 料斗壁厚l 工件长度 其中 3 料斗高度H 高度尺寸涉及总体尺寸和振动质量 在保证一定容量的前提下要将高度尽量压缩 一般按外径选取 4 其他尺寸参数外形尺寸 定向装置尺寸等 设计过程根据实际情况选取 31 22 5 弹性系统的设计 主要内容 系统固有频率 固有频率外激频率比 弹簧尺寸 安装及调节机构机械共振分析 系统固有频率 0等于外激频率 时 振幅最大 能耗最小 设计振动料斗 理论上是实现机械共振 31 23 1 固有频率 0 求解过程见教材P144 145 式4 32 4 36固有频率 31 24 式中 振动运动微分方程 激振力振幅F 激振频率 阻力系数 或2 m 2 频率比 频率比等于激振频率与固有频率之比 料斗振动过程为有阻尼状态 见幅 频特性曲线 亚共振 0 90 0 95 31 25 1 0 75 1 25 F 3 弹簧设计 振动料斗弹簧多采用不同横截面板簧 由于工艺问题 一般为简单平板状 1 刚度 2 节点上惯性力 31 26 其中加速度a按垂直和水平两个方向合成惯性力方向 有 解上式 3 弹簧尺寸 圆柱弹簧直径 平板弹簧截面 31 27 宽高比b h一般取值10 20 推荐尺寸 h 2 3mm b 15 20相关校核问题 最小长度lmax校核按循环需用应力 最大弯矩 挠度等 4 安装于调节机构 圆柱弹簧 板簧 单片 多片 31 28 6 电磁振动器 1 选用参数电磁振动器由衔铁 铁芯 线圈组成 已形成标准化产品 主要参数 电磁吸引力 随间隙变化 最小气隙