книги / Расчёт и конструирование вибрационных питателей

Глава I

ТЕОРИЯ РАБОТЫ ВИБРАЦИОННЫХ ПИТАТЕЛЕЙ

1. Общие сведения

Вибрационные машины получили свое название в соответствии с характером их рабочего движения — вибрацией, т. е. колебаниями малой амплитуды и большой частоты. Отличительной особенностью работы вибрационных машин является зависимость движения рабо­ чего органа — его амплитуды и траектории от чисто динамических факторов — величины возмущающей силы привода, жесткости упру­ гих элементов, а также масс движущихся частей.

Рабочий процесс в вибрационных машинах осуществляется в ре­ зультате суммарного воздействия отдельных импульсов, следующих с большой частотой один за другим. Хотя за один цикл выполняется небольшая работа, но благодаря высокой частоте колебаний (порядка тысячи и более в минуту) на вибрационных машинах достигается значительный производственный эффект.

Впервые в промышленности вибрационные машины были приме­ нены в конце прошлого столетия. Например, вибрационный грохот с инерционным дебалансным вибратором начали применять в 1900 г.

Вначале вибрационные машины применялись почти исключительно только для грохочения сыпучих материалов, а позднее, когда было замечено, что сыпучий материал может при определенных условиях перемещаться в заданном направлении даже при горизонтальном по­ ложении вибрирующей поверхности, появились первые вибрацион­ ные конвейеры.

Несмотря на наличие существенных достоинств, вибрационные конвейеры долго не получали распространения из-за возникших за­ труднений в получении равномерных колебаний по всей длине рабо­ чего органа конвейера при помощи известных тогда дебалансных вибраторов. Распространение вибрационных конвейеров сдерживалось также отсутствием достаточно разработанной их теории.

Только после появления новых, более совершенных вибраторов — центробежных (инерционных) типа самобаланс, электромагнитных и эксцентриковых с упругим шатуном вибрационные транспортирую­

5

В машиностроительной промышленности вибрационные машины начали получать распространение лишь в последние годы, когда появились конструкции бункерных вибропитателей с электромагнит­ ным приводом.

Первые сведения об отечественных конструкциях бункерных виб­ ропитателей с электромагнитным приводом относятся к 1957 г. [10] и [18].

Появившиеся в последнее время в машиностроении вибрационные питатели — новая разновидность автоматических загрузочных уст­ ройств — обладают целым рядом преимуществ по сравнению с другими типами питателей.

Эти устройства просты по конструкции. Отсутствие в них движу­ щихся захватно-ориентирующих органов исключает возможность за­ клинивания заготовок, в связи с чем отпадает необходимость в до­ полнительных предохранительных механизмах.

В бункерных вибрационных питателях со спиральным лотком можно предотвратить падение и удары заготовок друг о друга, на­ рушающие чистоту поверхности точных деталей, поступающих на сборку и контроль.

Постоянная равномерная скорость движения заготовок по лотку создает благоприятные условия для осуществления ориентации слож­ ных заготовок внутри бункера.

В ряде случаев вибрационные питатели являются единственно возможным средством автоматизации загрузки заготовок, например деталей часового и радиотехнического производства, где заготовки весьма малы, обладают малой прочностью и имеют склонность к взаимно­ му сцеплению, например рубиновые камни, стеклянные, пластмассовые, слюдяные и т. п. детали.

В машиностроительной промышленности заготовки с крупными заусенцами, например поковки колец подшипников, могут эффек­ тивно загружаться в автоматы только при помощи вибропитателей.

необходимость поднятия загрузочного устройства над станком и делает его весьма удобным в эксплуатации.

На фиг. 1 показана конструкция вибропитателя, предназначен­ ного для автоматической загрузки игл топливного насоса в бесцен­ трово-шлифовальный станок, разработанная в Львовском политехни­ ческом институте. Заготовки игл топливного насоса, загружаемые навалом в чашу 1 бункерного питателя, в результате вибрации чаши

поднимаются по спиральной дорожке вверх, проходят через устрой­ ство вторичной ориентации, из которого выходят все конической частью вперед, и поступают на прямолинейный вибрационный ло­ ток 2 весьма простой конструкции. При помощи вибрации прямоли­

нейного лотка, которую он получает от чаши бункерного вибропита­ теля, заготовки движутся по лотку к шлифовальным кругам и под небольшим напором поступают на позицию шлифования.

6

Вибрационные питатели-подъемники удобно применять и при авто­ матизации отдельных станков, в которых рабочий орган располагается на высоте, требующей подъема заготовки.

Прямолинейные вибрационные транспортеры-лотки начали полу­ чать распространение в машиностроении для целей транспортиро­ вания заготовок от станка к станку, транспортирования стружки, транспортирования и одновременной очистки отливок от формовочной земли. Благодаря своей простоте и компактности вибрационные прямолинейные лотки оказались весьма удобными для подачи заго­ товок от бункерного питателя в рабочий орган станка.

2. Способы и режимы работы вибропитателей

Работа вибрационного питателя основана на движении заготовки вверх по спиральному или прямолинейному лотку вследствие его вибрации.

Существует несколько способов транспортирования заготовок по колеблющемуся лотку, которые бывают с несимметричным и с симмет­ ричным гармоническим законом колебательного движения лотка.

Режимы движения заготовки по поверхности колеблющегося лотка можно разделить на две группы: безотрывные, при которых

заготовка все время находится в контакте с поверхностью лотка, и отрывные, при которых заготовка — часть каждого цикла — сле­

дует, не касаясь поверхности транспортирующего лотка. Рассмотрим условия, при которых осуществляется движение за­

готовки по лотку, имеющему несимметричный закон колебательного д шжения.

Горизонтальный лоток (фиг. 2, а) перемещает в горизонтальном направлении заготовку весом G с ускорением w.

Сила F, действующая на заготовку, будет равна

где g — земное ускорение.

Так как перемещение заготовки происходит под действием силы трения, которая не может быть больше, чем G/, то наибольшее уско­ рение заготовки wKp определяется из уравнения

G

откуда

WKp = gf,

товки по лотку в направлении, обратном движению лотка. Для того чтобы заготовка непрерывно двигалась по лотку вперед, ему необхо­ димо сообщить колебательное движение с разными ускорениями в прямом и обратном направлениях. Например, если при ходе лотка вперед его ускорение будет меньше wKpy т. е. w ^< w Kp, то заготовка

будет двигаться с лотком без проскальзывания, а если при ходе на­ зад w^Wxp, то будет происходить скольжение заготовок по лотку

вперед.

Также можно заставить двигаться заготовку вверх по лотку, наклоненному к горизонту под небольшим углом а (фиг. 2, б).

В этом случае критическое ускорение, превышение которого будет создавать скольжение заготовки относительно лотка назад — вниз, будет равно

WHKP— g (/ COS а —■sin а).

Критическое ускорение, превышение которого будет создавать скольжение заготовки относительно лотка вперед — вверх, будет равно

наклоненному под углом а, сообщается гармоническое движение под углом В, причем [3>а (фиг. 2, в).

При движении лотка вверх сила инерции заготовки будет дей­ ствовать противоположно направлению движения и прижимать за­ готовку к лотку, увеличивая силу трения, под действием которой движется заготовка.

При ходе лотка вниз и назад сила инерции будет уменьшать дав­ ление заготовки на лоток и тем самым уменьшать силу трения, соз­ давая условия для скольжения заготовки по лотку вперед. При этом способе движения в зависимости от ускорений лотка и углов р и a может существовать большое количество режимов движения заго­ товки как безотрывных, так и отрывных.

В вибрационных питателях широкое распространение получил гармонический закон колебательного движения, так как его довольно просто можно получить путем возбуждения колебаний в упругой •системе.

Этот способ дает возможность работать при резонансной и околорезонансной настройках системы, поэтому требует минимальных воз­ мущающих усилий вибратора.. Колебательная система питателя довольно проста и надежна в эксплуатации.

9