ВБЖ з комбінованою пружною системою

Рис.5.1. Робочі органи вібраційних бункерних живильників

Поверхню гвинтового лотка чаші живильника в межах одного циклу переміщень з достатньою точністю можна розглядати як по­верхню прямолінійного лотка, коливання якої можуть мати прямо­лінійну або еліптичну траєкторію. При прямолінійній формі траєкторії кутом нахилу є кут нахилу гвинтового лотка чаші, а кутом кидання є кут нахилу гвинтової траєкторії гармонійних коливань чаші. При еліптичній формі траєкторії коливань чаші параметрами цієї траєкторії можна вважати відповідні параметри коливань нахиленого під кутом прямолінійного лотка з незалежними повздовжніми та нормальними зсунутими по фазі коливаннями.

а) б)

Рис.5.2. Схеми вібраційних бункерних живильників

Для реалізації гармонічних коливань по гвинтовій траєкторії пря­молінійної форми чаша 1 (рис.5.2,а) і реактивна плита 2 з'єднуються пружною системою 3, виконаною у вигляді плоских або циліндричних нахилено встановлених стержнів. Напрямок коливань в резонансних конструкціях визначається динамічними параметрами коливальної системи і не залежить від напрямку змушуючої сили. До елементів системи можуть бути прикладені змушуючі сили F в осьовому нап­рямку, збуджувані центральним віброзбудником або змушуючі моменти , збуджувані декількома віброзбудниками.

Для одержання еліптичних коливань чашу 1 (рис.5.2,б) з'єднують з реактивною плитою 2 пружною системою 3 кутових відносно центральної осі коливань, виконаної у вигляді циліндричного або гратчаcтого торсіонів і системою 4 осьових коливань, яка складається з плоских пружин або мембран. Конструкції мають два незалежні приводи, які передають коливним елементам вимушуючі моменти і осьові зусилля , зсунуті по фазі відносно моментів .

5.2. Вібраційні бункерні живильники з

прямолінійними траєкторіями гвинтових коливань

Конструкції вібраційних бункерних живильників (ВБЖ) можуть мати електромагнітний, пневматичний, інерційний або ексцентриковий віброзбудники. Для автоматичного орієнтування штучних виробів найбільше розповсюдження одержали конструкції з електромагнітними віброзбудниками і прямолінійними траєкторіями гвинтових коливань. Конструкції, які використовуються в промисловості, мають діаметри чаш від 80 до 1000 мм і споживану потужність від 5 до 800 Вт.

Пружні системи ВБЖ по формі пружних елементів можна розді­лити на : а) системи з плоскими пружинами; б) з круглими циліндрич­ними стержнями; в) з пружною системою у вигляді гіперболоїдного гратчаcтого торсіону; г) комбіновані з гіперболоїдним і циліндричним торсіонами і гумовими пружними елементами.

ВБЖ з комбінованою пружною системою

При підвищенні швидкості вібротранспортування зростають про­гини пружин, що збільушє величини напружень на їх поверхнях, і може привести до поламки пружин. Зменшення напружень можливо за раху­нок збільшення довжини пружин або їх кількості. Обидва шляхи ведуть до збільшення металоємкості та габаритів конструкцій.

Зменшення цих недоліків можна досягти в конструкціях ВБЖ з комбінованими пружними системами, одна з яких приведена на рис.5.9.

Конічна чаша 1 через диск 2 з’єднується з реактивною плитою 3 круглими стержнями 4 та циліндричним торсіоном 5, верхній кінець якого закріплюється до диска 2, а нижній до середини навхрест розта­шованих двох плоских пружин 6, края яких закріплені до плити 3.

Електромагніт віброзбудника 7 кріпиться до реактивної плити 3, а якір 8 до торсіону 5. Для забезпечення віброізоляції живильник спи­рається на гвинтові пружини 9. Стійкість конструкції від поперечних хитань на віброізоляторах забезпечується віссю 10, яка входить в нерухому втулку 11 закріплену на опорній конструкції 12.

Включення торсіона 5 в пружну систему дозволило значно роз­авнтажити напрямлену підвіску системи з нахилених круглих стержнів 4. Суттєво більшу частину навантаження сприймає циліндричний торсіон, який при відносно невеликих габаритах забезпечує значні амплітуди коливань.

На фото рис.5.10 показаний ВБЖ з пружною системою, конструкція якої показана на рис.5.95. Живильник був розроблений на замовлення Львівської взуттєвої фірми „Прогрес” для автоматичної подачі деталей низу взуття в машину для вирівнювання їх по товщині. Швидкість вібротранспортування по горизонтальному лотку . Потужність віброзбудника .

Рис.5.9. ВБЖ з комбінованою пружною системою

Рис.5.10. ВБЖ для деталей взуття

ВБЖ з пружною системою у вигляді гратчастого гіперболоїдного торсіону

Намагання збільшити продуктивність та надійність бункерних живильників прівели до необхідності усунення певних недоліків, які притаманні конструкціям з плоскими або циліндричними пружинами. Такими недоліками можуть бути:

1. Похибки при виготовленні та складанні пружних систем, що приводить до нерівномірного вібротранспортування по гвинтовим доріжкам.

2. На протязі довготривалої роботи в місцях кріплення пружних елементів поверхні затискачів зминаються, що змінює резонансне від­лаштування, виникає конструкційний гістерезис та інтенсивне короду­вання (фреттинг-корозія), яка руйнує пружний елемент.

Роботи по усуненню цих недоліків привели до створення пружної системи у вигляді гратчастого торсіону*

Гратчаcтий гіперболоїдний торсіон (рис.5.11) являє собою суцільну конструкцію, яка має два фланці кріплення 1 і 2, з’єднаних похилими перами 3. При поодинокому виготовленні торсіон виконується з заготовки токарнрю обробкою зовнішньої та внутрішньої поверхонь, які мають форму гіперболоїда обертання і апроксімуються циліндром і двома конусами.

Рис.5.11. Гратчатий гіперболоїдний торсіон суцільної конструкції

Оскільки гіперболоїд має лі­нійчасту поверхню, пера його яв­ляють собою плоскі пружини, оди­наковість довжин та кутів нахилу яких забезпечується фрезеруван­ням їх з однієї установки в ділиль­ній головці. Прямолінійність перів та од­наковість їх геометричних пара­метрів повністю усувають пара­зитні коливання чаші, а виготов­лення їх за одно з фланцями усу­ває конструкційний гістерезис в системі, фреттинг-корозію та за­безпечує високу надійність сис­теми. Гіперболоїдний торсіон мо­же бути виготовлений з виступами в нерухомих точках перів, що доз­воляє забезпечити повну вібро­ізоляцію несучої конструкції на які опирається торсіон цими виступами.

Вібраційний бункерний живильник з пружною системою у вигляді гратчастого гіперболоїдного торсіона показаний на рис.5.12. Чаша 1 жи­вильника з’єднується з реактивною плитою 3 гіперболоїдним торсіоном 2. Гіперболоїдний торсіон має виступи виконані в нерухомих точках пер,якими через гумові втулки 4 опирається на нерухому конструкцію 5. Електромагніт віброзбудника 8 закріплений до плити 3, а якір 6 до труби 7, яка з’єднується з чашою 1.

Гіперболоїдний торсіон при компактній конструкції може мати значну кількість пружин, що зменушє напруження на їх поверхнях та дозволяє збільшити амплітуди коливань і відповідно швидкість транс­портування деталей, яка досягає до .

Одним із недоліків суцільного гратчаcтого торсіону (рис.5.11) виявилася трудоємкість виготовлення та великі витрати дорогої пружної сталі, значна кількість якої переводиться в стружку.

Рис.5.12. ВБЖ з гіперболоїдним торсіоном

Усунення цього недоліку було досягнуто шляхом створення складеної конструкції гіперболоїдного торсіону приведеної на рис.5.13.

У цьому торсіоні пера 1 виконуються з полосової пружної сталі, необхідна товщина яких досягається шліфуванням, що збільшує точність їх виготовлення та втомну міцність. Пера кріпляться до фланців 3 клиновими затискачами та насаженими на фланці кільцями 2.

Рис.5.13. Складена конструкція гіперболоїдного торсіону

Пружні системи у вигляді гратчаcтих гіперболоїдних торсіонів не мають різьбових деталей, які сприй­мають зусилля згину пружних стерж­нів, і тому відзначаються компактністю і надійністю. Комбінування гратчаcтого гіпер­болоїдного торсіону з циліндричним дозволяє суттєво підвищити наванта­ження на пружну систему без збіль­шення її габаритів*. Недоліком способу віброізоляції (рис.5.12) при якому на перах торсіону створюються виступи в нерухомих точках коливальної системи полягає в тому, що положення нерухомих точок залежить від співвідношення коливних мас системи, при зміні якоїнерухома точка зміщується на інше місце.

Комбінування основної пружної системи з додатковими гумовими пружними елементами, що з'єднують дві її маси з нерухомою основою забезпечує досягнення повної віброізоляції конструкції і регулювання резонансної настройки системи.

Рис.5.14. ВБЖ з комбінованою системою з гумовими пружними елементами

В конструкції віброживильника з комбінованою пружною системою (рис.5.14) електромагнітний віброзбудник, який складається з електромагніта 1 і якоря 2, розміщується всередині стальної пружної системи, виконаної у вигляді гратчаcтого гіперболоїдного торсіону 3.

До верхнього фланця торсіону прикріплений робочий орган у виг­ляді чаші 4, а до нижнього - реактивна маса 5. Чаша 4 і маса 5 приєдну­ються до нерухомої опори 6 з допомогою гумових пружних елементів 7 і 8. Регулювання резонансної настройки системи проводиться зміною числа гумових пружних елементів 7 і 8. Повна віброізоляція досяга­ється вибором такого співвідношення жорсткостей елементів 7 і 8 при якому антифазні динамічні зусилля і моменти, які передаються основі, будуть рівні по величині, і тому відповідно взаємно зрівноважені.

Суттєве підвищення стабільності роботи при змінній масі заван­тажуваних в чашу виробів, зниження споживаної потужності і спричи­неного виробами шуму досягається в конструкціях з обертовим невіб­руючим днищем* (рис.5.15). Чаша 1 і реактивна маса 2, з'єднані грат­частим гіперболоїдним торсіоном 3, з допомогою гумових пружних елементів 4, 5 і 6 приєднуються до нерухомої центральної стійки 7, з встановленим на ній обертовим конічним днищем 8. Кутові коливання чаші з допомогою механізму вільного ходу, утвореного фрикційними собачками 9, перетворюються в обертовий рух днища з наваленими на ньому виробами. Зниження споживаної живильником потужності досягається виключенням затрат енергії на подолання момента сухого тертя виробів по днищу.

Рис.5.15. ВБЖ з обертовим днищем

Для безконтактного орієнтування виробів струйними методами, розділення виробів при їх ліченні, зручно створення струминок стисну­того повітря, використовуючи антифазні коливання двох мас системи.

5.3. Вібраційні бункерні живильники з незалежними осьовими і кутовими коливаннями

Вібраційні бункерні живильники двомасної системи, які реалізу­ють еліптичні коливання (рис.5.2,б) знайшли застосування в промисло­вості для транспортування в безвідривних режимах порівняно невели­ких мас виробів. Це пояснюється високою чутливістю конструкцій до змін­ної маси виробів, яка при вертикальних коливаннях повністю приєдну­ється до маси робочого органа.

В тримасних конструкціях вібраційних бункерних живильників з незалежно збудженими коливаннями ефективно задовільняються умови самостабілізації коливань [29] і вимоги до кругових вібраційних транспортно-орієнтуючих модулів (КВТОМ), які входять в склад гнучких виробничих систем (ГВС).