Порядок расчета и проектирования бункерных ВЗУ

Средняя скорость движения заготовок по лотку вибробункера V_д, м/с. (см. пример расчета на с. 13)

Геометрические параметры чаши (бункера),(рис. 15). Внутренний диаметр чаши D_в, м, определяют из условия

D_в ³(8 – 12) l, (29)

где l - максимальный размер подаваемой заготовки.

Толщину обечайки чаши D выбирают в зависимости от технологии изготовления: для точёных чаш D =(2…3)∙10^-3 м, для сварных чаш D =(1…1,5)∙10^-3 м.

Наружный диаметр чаши D_н, м, определяют по формуле

D_н = D_в + 2 D (30)

и округляют его до большего числа из ряда: (63, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800) ∙ 10^-3м.

Шаг спирали вибролотка, м, определяют из условия

t > (h + d)1,5,

где h – максимальный размер подаваемой заготовки по высоте, d – толщина лотка, определяемая технологией изготовления в пределах d =(1…3)∙10^-3 м. Если чаша многозаходная, то шаг спирали, м, при n заходах

t ³1,5(h + d) n. (31)

При нарезке спирали на стенке шаг нарезки округляют до ближайшего большего числа из ряда: (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 32, 36) ∙ 10^-3м.

Угол подъема спирали (лотка)

. (32)

Обычно b =1…3°.

Высота чаши Н_б, м, определится как

Н_б = Н_з +(1,0…1,5)t, (33)

где Н_з »2,5(t + δ) – высота засыпаемых в чашу заготовок.

Угол наклона лотка к обечайке чаши a выбирают исходя из способа ориентирования и формы заготовок.

Ширина вибролотка без буртика В₀, м, принимается равной ширине заготовки b. При наличии буртика (рис 4, г) ширина лотка

В₀ = b + a + k, (34)

где а =(0,5…2,0) ∙ 10^-3м – зазор между заготовкой и направляющим буртиком, k =(1…2) ∙ 10^-3м – ширина буртика.

В зависимости от типоразмера чаши толщина дна, м.

Н_д =0,05D_в,. (35)

Угол конуса чаши выбирают в диапазоне g₀ =150…170°.

Диаметр конуса, м,

D_к = D_в –2B₀. (36)

Расчетные параметры вибробункера. Собственную частоту колебаний системы n,Гц определяют по соотношению (15).

Коэффициент режима работы R₀ лежит в диапазоне

1 £ R₀ <3,

ориентировочно можно задать R₀ »1,25.

Коэффициент трения fпри движении заготовок по лотку можно взять в пределах f= 0,25…0,4. Более уточненные значения f определяют по справочным данным или экспериментально.

Коэффициент

. (37)

Коэффициент скорости k_u рассчитывают по формуле (12).

Угол бросания заготовки (a - b) получают из выражения (13).

Угол направления колебаний

a = (a - b) + b. (38)

Средний радиус движения заготовок по лотку, м,

. (39)

Угол наклона пружинных стержней

, (40)

где r – радиус верхней заделки пружинных стержней, м. Ориентировочно заделку стержней подвески можно разместить от оси бункера на расстоянии

r = 0,4 D_н . (41)

Амплитуда колебаний центра лотка А определяется по заданной скорости движения заготовок V_д соотношением (25).

Вертикальная составляющая амплитудных колебаний, м,

А_в = А sin y. (42)

Расчет приведенных масс и моментов инерции. Определяют массу и момент инерции верхней (подвешенной) части вибробункера. Расчет ведут в определенной последовательности.

Изображают в масштабе эскиз бункера с диском (плитой) и тремя башмаками, используя рассчитанные геометрические размеры чаши. Неизвестные размеры принимают конструктивно. К ним, в основном, относятся размеры башмаков и толщина диска.

Задаются материалами из которых изготовлены конструктивные элементы подвешенной части вибробункера (чаши бункеров выполняют из стали или алюминиевых сплавов, диск и башмаки из стали).

Разбивают конфигурацию бункера, включая диск и башмаки, на простые элементы и определяют их объем. Зная плотность материалов, из которых изготовлены элементы, определяют их массы, кг,

m_i = W_i g_п, (43)

где W_i – объемы элементов, м³, g_п = 2,7 × 10³ кг/м³ – плотность алюминиевого сплава, g_п = 7,8 × 10³ кг/м³ – плотность стали.

Суммарная масса подвешенной части вибробункера, кг,

. (44)

Рассмотрим пример (см. рис. 15). Обечайку можно представить в виде полого цилиндра и колец (лоток), днище – в виде конуса и диска.

Масса полого цилиндра, кг,

.

Масса лотка, кг,

,

где Z – число витков (колец) спирального лотка, D_к = D_в – 2В₀ – внутренний диаметр спирального лотка.

Масса конуса, кг,

,

где - высота конуса.

Масса диска, кг, .

Масса чаши, кг, m_ч = m_ц + m_л + m_к + m_д .

Определяют моменты инерции простых элементов верхней подвешенной части вибробункера J_iс помощью формул для элементарных геометрических тел (табл. 2). Суммарный момент инерции бункера, кг × м²,

. (45)

Определяют массу m₀ и момент инерции J₀ основания вибробункера (см. рис. 10, поз. 6). Соотношение масс нижней (основание) и верхней частей ВЗУ практически назначается m₀/m_п = 5, следовательно, суммарная масса основания

m₀ = 5 m_п. (46)

Из конструктивных соображений принимаем массу основания в форме диска диаметром D₀, равным диаметру бункера D_н, тогда толщина диска, м,

, (47)

где g_п – плотность стали.

Определяют момент инерции основания J₀ кг•м² (табл. 2).

Приведенные массы подвешенной части М_п и основания М₀ вычисляют по одной зависимости (18).

Приведенную массу всей системы (вибробункера) М_пр получают из уравнения (19).

Расчет пружинной подвески. Длина пружинного стержня l, м, круглого сечения задается конструктивно

l = 0,6 D_н. (48)

Таблица 2

Формулы для вычисления моментов инерции геометрических тел

Наименование тела	Эскиз тела и расчетная схема	Расчетная формула
Цилиндр сплошной		J = 0,125 mD2
Цилиндр полый		J = 0,125 m(D2 + d2)
Конус		J = 0,075mD2
Конус полый		J = 0,075(mD,LD2 – md,ld2)

Окончание табл. 2

Наименование тела	Эскиз тела и расчетная схема	Расчетная формула
Конус усеченный		, где ;
Цилиндр сплошной		J = m(0,125 D2 + Rц2)
Часть полого цилиндра
Параллелепипед		J = 0,0883m (A2 + L2 + 12Rц2)

Коэффициент t_к, учитывающий скручивание пружинного стержня, определяется графически (рис. 9). Диаметр стержня подвески d, м рассчитывают по формуле (22), учитывая, что модуль упругости пружинных сталей
Е = 2×10⁵ МПа.

Относительная амплитуда колебаний приведенной массы А₀, м, определяется по формуле (24).

Проверяют стержни подвески на выносливость

, (49)

где , м⁴ – момент инерции круглого сечения;

, м³ – момент сопротивления круглого стержня;

Y = 0,8 А₀, м – прогиб пружинного стержня.

[s_-1] = 3 × 10², МПа – предел выносливости при циклических нагрузках.

Требуемое усилие электромагнита P₀, Н, определяют по зависимостям (27), (28).

На листе чертежного формата А1 изобразить конструкцию бункерного ВЗУ в масштабе с выполнением всех требований к сборочным чертежам и схему устройства ориентации, применительно к вашей заготовке. Размеры не определенные расчетом принять конструктивно.

В пояснительной записке привести исходные данные к расчету бункерного ВЗУ, описание его конструкции, принцип работы, подробный расчет и используемую литературу.

Варианты заданий даны в табл. 3.

Таблица 3

Варианты заданий по проектированию бункерных ВЗУ

Предпоследняя цифра шифра	Эскиз заготовки	Материал	Произв., шт./мин	Ориентация детали на выходе в рабочую зону
		Сталь		Головкой вверх
		Алюминий		Фаской вниз
		Сталь		Отверстием вниз
		Сталь		Большим диаметром вверх
		Алюминий		Вырезом вниз

Окончание табл. 3

Предпоследняя цифра шифра	Эскиз заготовки	Материал	Произв., шт./мин	Ориентация детали на выходе в рабочую зону
		Сталь		Большим диаметром вверх
		Алюминий		Торцем А вперед, выступом вправо по движению
		Алюминий		Широкой полкой вниз, узкой полкой слева по движению
		Сталь		Горизонтально отверстием вперед
		Сталь		Горизонтально большим диаметром вперед

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Камышный Н. И. Автоматизация загрузки станков. – М.: Машиностроение, 1977. – 288 с.

2. Лебедовский Н. И., Федотов А. И. Автоматизация сборочных работ. – Л.: Машиностроение, 1978. – 448 с.

3. Справочник металлиста: В 5 т. - Т.5/ Под ред. Б. Л. Богуславского. – М.: Машиностроение, 1978. – 673 с.

4. Автоматическая загрузка технологических машин: Справ./ И. С. Бляхирев, Г. М. Варьян, А. А. Иванов и др.; Под общ. ред. И. А. Клусова. – М: Машиностроение, 1990. – 440 с.

5. Основы автоматизации машиностроительного производства. Е. Р. Ковальчук и др. Учебник для ВУЗов. – М: “Высшая школа”, 1999.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВИБРАЦИОННЫХ ЗАГРУЗОЧНЫХ УСТРОЙСТВАХ 3

1.1. Области применения и функциональное устройство ВЗУ.. 3

1.2. Принцип вибротранспортирования. 5

1.3. Ориентирование заготовок в круговых бункерах. 7

2. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ БУНКЕРНЫХ ВЗУ.. 11

2.1. Производительность и режим работы ВЗУ.. 11

2.2. Расчет основных элементов привода вибропитателя. 19

2.3. Конструирование бункерных вибропитателей и бункеров. 25

Типовые конструкции бункерных ВЗУ.. 25

Конструирование вибропитателей. 27

Конструирование бункеров. 29

2.4. Порядок расчета и проектирования бункерных ВЗУ.. 30

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. 41

Основы автоматизации производственных процессов в машиностроении: Расчет и проектирование бункерных вибрационных загрузочных устройств: Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов заочной формы обучения специальности 120100 – “Технология машиностроения”

Игорь Лаврентьевич Пыриков
Владимир Павлович Федоров
Михаил Петрович Топорков
Андрей Валентинович Крылов

Научный редактор В.В. Надуваев

Редактор издательства Л.Н. Мажугина

Компьютерный набор З.П. Басс, А.С. Яковлев

Темплан 2001 г., п. 15

Изд. лиц № 020381 от 24.04.97. Подписано к печати

Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Офсетная печать.

Усл.печ.л. 2,79 Уч. – изд. Л. 2,79 Тираж 100 экз. Заказ Бесплатно

Брянский государственный технический университет

241035, Брянск, бульвар им. 50- летия Октября, 7, тел. 55-90-49

Лаборатория оперативной полиграфии БГТУ, ул. Институтская, 16

* В литературе по проектированию бункерных ВЗУ часто встречаются термины вибробункеры или бункерные вибрационные питатели, что равнозначно.

** За начало координат принято нижнее положение лотка, т.е. рассматривается установившийся режим.