Конструкція і розміри чаші

Чаша ВБЖ може мати циліндричну (рис. 1.1 Д) або конічну (рис. 1.1 Д) форму. Перевагу віддають циліндричній формі, як більш технологічній. Спіральний лоток, як правило, виконують на внутрішній циліндричній поверхні чаші. При необхідності, наприклад, при оснащені ВБЖ додатковими орієнтуючими пристроями, а також у ВБЖ, що виконують функції накопичувачів і підйомників, виходячи із конструктивних міркувань, лотки розміщують на зовнішній поверхні чаші (рис. 1.2 Д). Форма і крок спірального лотка вибирається в залежності від способу орієнтації і розмірів заготовок. Рекомендовані профілі лотків приведені на рис. 6. 22.

Крок спірального лотка повинен бути таким, щоб на лоток не могли попасти одночасно дві заготовки одна над другою. Крок визначається за формулою

t = 1,5 ∙ d + δ, (6.10)

де d – менший з габаритних розмірів заготовки; d – товщина лотка.

Ширина лотка

В_л = (1,1...1,3) ∙ d.

Рис. 6. 22. Рекомендовані профілі гвинтового лотка: а – для циліндричних заготовок; б – для циліндричних заготовок з осьовими виводами; в і г – для призматичних і циліндричних заготовок; д – для заготовок у виді пластин, що транспортуються в один ряд.

Мінімальний середній діаметр спірального лотка чаші залежить від кроку t і кута підйому спіралі a.

. (6.11)

Прийнявши a = 1,5°, отримаємо D_ср = 12 ∙ t.

Тоді мінімальний внутрішній діаметр чаші буде D_в = 12 ∙ t – В_л.

Зовнішній діаметр чаші

D_з = D_в + 2 ∙ В_л + 2 ∙ h ,

де h – товщина стінки чаші.

З другого боку, для забезпечення високого коефіцієнта заповнення діаметр чаші треба приймати не менше

D_в = (8…12) ∙ l₃, (6.12)

де l_з – розмір заготовки в напрямку її руху.

Мінімальне значення внутрішнього діаметра чаші рекомендують визначати у залежності від розмірів заготовки згідно до табл. 6.6.

Висота заповнення чаші Н (відстань від дна до верхнього рівня заготовок) розраховується за формулою:

,

де V_р – робочий об’єм бункера, який повинен забезпечити безперервну роботу ВБЖ на протязі заданого часу.

Повна висота чаші бункера Н_о = Н + (1…2) ∙ t,

де t – крок спірального лотка.

Робочий об’єм бункера визначається з виразу

мм³,

де V_з – об’єм заготовки по зовнішньому контуру, мм³;

Q – задана (розрахункова) продуктивність ВБЖ, шт/год;

q = 0,4...0,6 – коефіцієнт об’ємного заповнення;

t – заданий час роботи ВБЖ з одноразовим завантаженням, який рекомендується приймати не менше t = 15...20 хв.

Таблиця 6.6

Рекомендовані значення мінімального внутрішнього діаметра чаші

у залежності від розмірів заготовки

Розмір заготовки, lз , мм	Мінімальній внутрішній діаметр чаші, мм
до 10	12 ∙ lз
від 10 до 20	10 ∙ lз
від 20 до 30	8 ∙ lз
від 30 до 40	7 ∙ lз
від 40 до 50	6 ∙ lз
від 50 до 60	5 ∙ lз
від 60 до 70	4,5 ∙ lз
від 70 до 100	4 ∙ lз

Чашу для заготовок невеликих розмірів технологічно краще виготовляти разом із спіральним лотком з суцільного матеріалу (наприклад, товстостінної стальної труби). Для надійного поступлення заготовок до спірального лотка дно чаші виконують конусної форми. Для металевих циліндричних заготовок кут нахилу твірної конуса до горизонту можна приймати рівним 2...3°.

Для плоских заготовок кут нахилу твірної конуса до горизонту визначають за формулою:

β_дн = φ + (2^о...3^о),

де j – кут тертя ковзання пари “заготовка – дно” (табл. 6.7).

Діаметр нижньої плити (реактивної маси) повинен приблизно відповідати діаметру чаші, а її маса повинна бути приблизно в два рази більша за масу верхньої рухомої маси (чаша, дно і заготовки, що до них кріпляться).

Таблиця 6.7

Залежність кута тертя ковзання від матеріалів заготовки і дна бункера

Матеріал заготовки	Кут тертя ковзання j при матеріалі дна
Сталь	Латунь
Сталь	14°	13°
Нікель	16°	14°
Алюміній	15°	14°
Латунь	13°	13°
Мідь	13°	13°
Текстоліт	13°	13°
Кераміка	10°	9°
Кремній	10°	9°
Германій	9°	9°

4. Кут нахилу пружних стержнівY до вертикалі (рис. 6. 23) повинен забезпечити необхідний кут кидання (b – α) на спіральному лотку . Від правильного визначення величини кута Y буде залежати якість роботи ВБЖ і його продуктивність. В ВБЖ нахилені пружини розташовують таким чином, щоб горизонтальна проекція їх була дотична до кола радіуса г, що проходить через точки кріплення підвісок до чаші.

Рис. 6. 23. Динамічна схема ВБЖ

Для визначення кута Y нахилу пружин необхідно мати такі параметри як режим роботи R_о ВБЖ, коефіцієнт швидкості k_v, кут β між горизонталлю і напрямком руху лотка, а також маси і моменти інерції верхньої і нижньої мас.

Коефіцієнт режиму роботи R_о характеризує руху заготовок по лотку, зокрема “відривність” заготовки від лотка. При значенні R₀ £ 1 заготовки рухаються без відриву від лотка з проковзуванням. При R₀ = 3,3 наступає режим безперервного підкидання з ударом заготовки по лотку у момент їх дотикання. Такий режим роботи ВБЖ практично непридатний для видачі орієнтованих заготовок з бункера.

В практиці проектування ВБЖ значення коефіцієнта режиму вибирають з умови забезпечення необхідної плавності руху заготовок по лотку :

R₀ < 1 – при безвідривному русі;

1 £ R₀ £ 1,16 – при плавному русі без помітного відриву;

R₀ = 1,16...1,7 – при русі з підкиданням.

При таких режимах визначають всі розрахункові і конструктивні параметри пристроїв.

Коефіцієнт швидкості k_v враховує зниження середньої швидкості руху заготовки відносно амплітудного значення швидкості лотка, так

при R0 £ 1	;	(6.13)
при 1 £ R0 £ 1,16	;	(6.14)
при 1,16 £ R0 £ 1,7	,	(6.15)

де f – коефіцієнт тертя між заготовкою і лотком (вибирається з табл. 6.8);

k(с) = 0,5...1 – коефіцієнт відновлення, який залежить від удару тіл.

Таблиця 6.8
Значення ефективного коефіцієнта тертя f
№ п.п.	Матеріал заготовки	Матеріал лотка
сталь	алюміній	гума	капролон
	Сталь	0,21…0,32	0,11…0,33	0,25…0,43	0,12…0,30
	Чавун	0,28…0,30	0,35	0,38 …0,43	–
	Латунь	0,28 …0,30	0,18…0,24	0,30…0,37	0,16…0,24
	Алюміній	0,28 …0,33	0,14…0,30	0,30…0,38	0,14… 0,28
	Мідь	0,28	0,22	0,30…0,40	0,18… 0,25
	Скло	0,12 …0,14	0,12	0,25	–
	Оргскло	0,32	0,27	0,4	0,20… 0,32
	Текстоліт	0,27…0,37	0,22…0,32	0,40…0,46	0,32… 0,40
	Кераміка	0,22…0,46	–	0,42…0,52	0,38… 0,44

Величину кута (β – α) визначають з номограми (рис. 6. 24) у залежності від потрібної середньої швидкості руху заготовок по лотку і заданої вимушеної частоти коливань.

Визначають масу m_в і момент інерції J_в рухомих частин верхньої маси

, ,

де m_і і J_і – маси і моменти інерції складових частин верхньої маси (чаша, елементи дна, якір вібратора, верхні клемові затискачі тощо).

Визначають масу m_н і момент інерції J_н нижньої маси

, ,

де m_і і J_і – маси і моменти інерції складових частин нижньої маси (плита-реактивна маса, статор вібратора, нижні клемові затискачі тощо).

Кут ψ нахилу пружних стержнів підвіски визначають за формулою

де R_ср – середній радіус спірального лотка;

r – радіус кріплення пружинних стержнів, вибирають за рекомендацією r = (0,75...0,9) R;

k_{Y –} коефіцієнт зв’язку між статичним і кінематичним кутом нахилу підвіски, k_Y = 0,7.

Рис. 6. 24. Номограма для визначення кута (b - a) в залежності від режиму роботи R_о, коефіцієнта швидкості k_v і вимушеної частоти коливань n = 50 Гц і n = 100 Гц.

Кінематичний кут нахилу підвіски ψ_k:

. (6.16)

Далі визначають приведені маси системи:

(6.17)

(6.18)

Розміри пружних стержнів.

Стержні виготовляють з пружинних сталей, наприклад, зі сталі 65Г.

Розрахунковий розмах коливань лотка визначається з виразу

. (6.19)

Відносний розмах коливань приведеної маси

(6.20)

Прогин пружного стержня

у = 0,8 · А₀ (6.21)

Робочу довжину пружних стержнів l_р задають конструктивно, в залежності від радіуса r кріплення пружин. Співвідношення

приймають: r = 0,55 при v_з = 5...20 м/хв;

r = 0,35 при v_з = 20...80 м/хв.

Діаметр пружних стержнів

, (6.22)

де n_о = (1,05…1,1) × n; n – частота вібратора, Гц;

l_р – робоча довжина пружних стержнів;

і – кількість пружних стержнів;

Е – модуль пружності матеріалу пружного стержня, E = 2×10⁶ кгс/см²;

t_кр – коефіцієнт, що враховує вплив скручування пружного стержня на його жорсткість.

.

Розміри плоских пружин.

Для підвіски чаші замість стержнів можуть бути використані плоскі пружини (пластини). Геометричні параметри пружин: l_р – довжина, h – товщина, b – ширина пластини.

Довжину плоскої пружини вибирають аналогічно вибору довжини пружинних стержнів.

Товщину плоскої пружини визначають за формулою:

см. (6.23)

Коефіцієнт k₁ визначається за формулою:

, (6.24)

де q – кут між радіусом кріплення пружин і проекцією осі пружини на горизонтальну
площину, ;

G_м = 8×10⁵ кгс/см² – модуль зсуву.

γ – співвідношення товщини і ширини пружини, рекомендують приймати

.

При визначенні діаметра або товщини пружин за формулами (6.16) і (6.17) звичайно отримують дробові значення, що ускладнює їх виготовлення. Такі розміри необхідно заокруглювати до найближчого стандартного. Після цього необхідно перерахувати довжину пружного стержня (круглого січення) за формулою

, (6.25)

а плоскої пружини (прямокутного січення) за формулою

.

Пружини перевіряють на витривалість за формулами:

– при круглому січенні:

;

– при прямокутному січенні:

,

де G – сила ваги верхньої частини пристрою, підвішеної на пружних стержнях (верхньої маси);

G_з – сила ваги заготовок, завантажених в чашу.

Для пружинних сталей 65Г і 60С2 значення [s_-1] = 1800 кгс/см².