精密機械盤式電磁振動上料斗設(shè)計

1、1.1.定向自動上料機構(gòu)定向自動上料機構(gòu) 1 1）機構(gòu)的組成：排列、剔除或糾正）機構(gòu)的組成：排列、剔除或糾正 2 2）進給速率和防止過剩堵塞）進給速率和防止過剩堵塞2.2.電磁振動料斗電磁振動料斗 1 1）主要組成部分）主要組成部分 螺旋槽料盤（含通道、剔除等）螺旋槽料盤（含通道、剔除等） 支撐彈簧（板簧）支撐彈簧（板簧）電磁振動器電磁振動器 2 2）工作原理）工作原理 四種運動狀態(tài)及其條件四種運動狀態(tài)及其條件上次課程主要內(nèi)容上次課程主要內(nèi)容31/0131/012. 2. 振動料斗的典型結(jié)構(gòu)振動料斗的典型結(jié)構(gòu) 31/0231/02四大基本組成：四大基本組成：（1 1）螺旋槽料盤系統(tǒng)）螺旋槽料盤

2、系統(tǒng)該部分該部分集料倉、通道、集料倉、通道、上料器、隔料器、整理上料器、隔料器、整理等于一體。等于一體。（2 2）支撐彈簧）支撐彈簧（板簧）（板簧）（3 3）電磁振動器）電磁振動器（動力）（動力）（4 4）底座）底座（避震措施）（避震措施）3. 3. 工件排列的定向方法工件排列的定向方法（參見教材（參見教材P140P140表表-2-2） 排列定向排列定向 是電磁振動盤設(shè)計最關(guān)鍵的內(nèi)容。是電磁振動盤設(shè)計最關(guān)鍵的內(nèi)容。首先應(yīng)對輸送對象作力學研究，必要時在工件首先應(yīng)對輸送對象作力學研究，必要時在工件上增加定向幾何要素。上增加定向幾何要素。 定向方法定向方法 與具體工件形狀、尺寸相關(guān)，與具體工件形狀、

3、尺寸相關(guān)，結(jié)構(gòu)參數(shù)及應(yīng)用方法都有很大差異。結(jié)構(gòu)參數(shù)及應(yīng)用方法都有很大差異。 在在通道適當位置（或多處）設(shè)置剔除機通道適當位置（或多處）設(shè)置剔除機構(gòu)使已排列且位置正確的工件進料。構(gòu)使已排列且位置正確的工件進料。31/0331/03定向常用方法：定向常用方法：（1 1）通道底面造型）通道底面造型（圖例（圖例1 1、2 2、6 6） 將通道底部制成圓弧形、將通道底部制成圓弧形、V V形等凹凸不平形等凹凸不平的光滑形面。的光滑形面。（2 2）通道底面空洞）通道底面空洞（圖例（圖例4 4、5 5、8 8） 根據(jù)工件形狀將通道底部制成對應(yīng)的空根據(jù)工件形狀將通道底部制成對應(yīng)的空洞，可剔除不正確排列的工件。洞

4、，可剔除不正確排列的工件。（3 3）隔擋結(jié)構(gòu)）隔擋結(jié)構(gòu)（圖例（圖例3 3、7 7） 限制高度、翻轉(zhuǎn)等。限制高度、翻轉(zhuǎn)等。（4 4）其他）其他（氣、光電等，圖例（氣、光電等，圖例9 9、1010）31/0431/04底面造型實例：底面造型實例：利用重心定向利用重心定向31/0531/05工件工件底面造型與隔擋結(jié)合底面造型與隔擋結(jié)合擋塊擋塊短邊短邊朝前朝前底面造型底面造型小頭小頭朝前朝前利用重心偏置：利用重心偏置：工件工件設(shè)計適當?shù)恼{(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計適當?shù)恼{(diào)節(jié)機構(gòu)31/0631/06短頭短頭朝下朝下小軸類工件：小軸類工件：組合式定向機構(gòu)組合式定向機構(gòu)31/0731/07工件工件組合定向機構(gòu)：形、孔、擋塊

5、組合定向機構(gòu)：形、孔、擋塊31/0831/08圓錐形工件圓錐形工件多用途定向機構(gòu)：多用途定向機構(gòu)：31/0931/09工件重心工件重心尖頭朝下尖頭朝下尖頭朝上尖頭朝上 調(diào)節(jié)開口尺寸可實現(xiàn)同一調(diào)節(jié)開口尺寸可實現(xiàn)同一結(jié)構(gòu)多種用途。結(jié)構(gòu)多種用途。4. 4. 電磁振動料斗主要參數(shù)設(shè)計電磁振動料斗主要參數(shù)設(shè)計31/1031/10料料斗斗開開發(fā)發(fā)的的一一般般程程序序和和內(nèi)內(nèi)容容市場調(diào)查市場調(diào)查可行性研究可行性研究總體方案總體方案原理參數(shù)原理參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)力學分析力學分析產(chǎn)品產(chǎn)品確定送料方式確定送料方式生產(chǎn)率、通道升角、生產(chǎn)率、通道升角、彈簧傾角、摩擦系數(shù)彈簧傾角、摩擦系數(shù)料盤、通道尺寸、定向結(jié)構(gòu)、料

6、盤、通道尺寸、定向結(jié)構(gòu)、彈簧尺寸及參數(shù)、防松措施、彈簧尺寸及參數(shù)、防松措施、底座參數(shù)、防震結(jié)構(gòu)底座參數(shù)、防震結(jié)構(gòu)振動頻率分析振動頻率分析（1 1）送料率）送料率 Q Q 的確定的確定31/1131/11依據(jù)：依據(jù)：生產(chǎn)線實際需求生產(chǎn)線實際需求Q Q。參考公式：參考公式： （件（件/min/min）其中：其中：充滿系數(shù)（與工件相關(guān)充滿系數(shù)（與工件相關(guān)0.4-0.90.4-0.9） L L沿移動方向上的工件長度沿移動方向上的工件長度mmmm V V平均平均沿料槽移動的平均速度沿料槽移動的平均速度mm/smm/s影響平均速度的因素復(fù)雜影響平均速度的因素復(fù)雜 P142P142式式4-204-20的計算

7、結(jié)果要根據(jù)實用修正的計算結(jié)果要根據(jù)實用修正合理選擇最大速度，工作速度可調(diào)合理選擇最大速度，工作速度可調(diào)LvQ平均60數(shù)據(jù)修正：數(shù)據(jù)修正： 工件實際的平均速度受材質(zhì)、摩擦、工件實際的平均速度受材質(zhì)、摩擦、速度等因素影響，具體選擇可根據(jù)經(jīng)驗公速度等因素影響，具體選擇可根據(jù)經(jīng)驗公式，最終尚需對實體進行修正。式，最終尚需對實體進行修正。實驗公式：實驗公式：主要影響因素：主要影響因素： 振幅振幅A A、角頻率、角頻率(振動頻率振動頻率f f相關(guān)相關(guān)) )速度損失系數(shù)速度損失系數(shù)K Kv v選用：選用： 滑移滑移0.60-0.700.60-0.70；跳躍；跳躍0.80-0.820.80-0.8231/12

8、31/12vvvfAKKAKvv2max平均實際送料速率：實際送料速率： 由式（由式（4-284-28）可見，要提高送料率，應(yīng)）可見，要提高送料率，應(yīng)增大振幅和提高速度損失系數(shù)。增大振幅和提高速度損失系數(shù)。 料槽往返振動時速度的差異料槽往返振動時速度的差異 工件與料槽間的摩擦力工件與料槽間的摩擦力總體綜合考慮：總體綜合考慮： 電流波形和強度電流波形和強度 振動系統(tǒng)的剛度振動系統(tǒng)的剛度 料槽的傾角及振動升角料槽的傾角及振動升角 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)31/1331/13vKLfAQ1204-204-20K Kv v（2 2）料槽振動升角）料槽振動升角振動升角振動升角 料槽振動方向與工件沿料槽料槽振動方

9、向與工件沿料槽 運動方向間的夾角運動方向間的夾角 確定慣性力和送料速度在垂直與平行于確定慣性力和送料速度在垂直與平行于料槽的兩個分量的比例。料槽的兩個分量的比例。影響結(jié)果：影響結(jié)果：平均速度、工作噪聲平均速度、工作噪聲選擇原則：選擇原則：其他條件限制的情況下，能其他條件限制的情況下，能使工件獲得沿料槽前進的最佳速度。使工件獲得沿料槽前進的最佳速度。31/1431/14振動升角振動升角31/1531/15理論分析：理論分析：向前運動的基本條件：向前運動的基本條件： 對式（對式（4-164-16）按）按t t1 1t t過程求積分，得過程求積分，得相對位移相對位移S S，再對時間，再對時間t t求

10、導，得相對運動速求導，得相對運動速度表達式度表達式4-214-21：Bgavv/0)sin)(cossin(sin2)(cos(sin111ttAttaagx 要獲得最大運動速度，可用要獲得最大運動速度，可用求偏導，并求偏導，并令其等于零（其中令其等于零（其中t t1 1、A A1 1分別是運動開始時刻分別是運動開始時刻的時間和振幅）。的時間和振幅）。31/1631/16求偏導整理，并令其等于零：求偏導整理，并令其等于零：結(jié)論：結(jié)論： 0)cossin)(sin(sin211ttAx若要工件任意時刻都在運動，上式中必有：若要工件任意時刻都在運動，上式中必有：0cossin即：即：arctgtg

11、振動升角：振動升角：（3 3）料槽螺旋升角）料槽螺旋升角影響供料效率：影響供料效率： 角越小，上料的速度越快，因此螺角越小，上料的速度越快，因此螺旋升角的選用直接影響速度。當旋升角的選用直接影響速度。當角大于角大于摩擦角時工件會沿料槽自由下滑。摩擦角時工件會沿料槽自由下滑。角度應(yīng)取值適當：角度應(yīng)取值適當： 取值過小則料槽圈數(shù)多或料斗直徑大取值過小則料槽圈數(shù)多或料斗直徑大 取值過大則影響上料速度取值過大則影響上料速度31/1731/17螺旋升角螺旋升角基本條件：基本條件： 升角升角直接影響直接影響B(tài) B、C C值，為確保更利值，為確保更利于上料，于上料，C C值應(yīng)盡量大于值應(yīng)盡量大于B B值，因

12、此最大升值，因此最大升角角maxmax的邊界條件可定為的邊界條件可定為B = CB = C。即：即：31/1831/18tgaatgaa1sincos1sincosmaxmax1maxmax整理計算得：整理計算得：tgtg2max)(2maxtgarctg實際選用應(yīng)小于實際選用應(yīng)小于maxmax，則可?。?，則可?。簃axaK K K為可靠系為可靠系數(shù)，設(shè)計取值應(yīng)數(shù)，設(shè)計取值應(yīng)小于小于0.7-0.80.7-0.8。（4 4）彈簧傾角）彈簧傾角 獲得振動升角獲得振動升角的的結(jié)構(gòu)措施。若彈簧安裝結(jié)構(gòu)措施。若彈簧安裝在螺旋槽中心處，有：在螺旋槽中心處，有： 實際常采用在半徑實際常采用在半徑r r上均勻

13、分布三套彈簧上均勻分布三套彈簧的結(jié)構(gòu)，則相應(yīng)的尺寸變化要保證：的結(jié)構(gòu)，則相應(yīng)的尺寸變化要保證：31/1931/19RddhABCBtg)()(tgrRrddhDEFEtg即：即： 一般取一般取20-3020-30（5 5）料斗基本尺寸）料斗基本尺寸1 1）螺旋料槽螺距）螺旋料槽螺距 t t 考慮以兩個重疊工件不能通過為準，可考慮以兩個重疊工件不能通過為準，可由下式確定：由下式確定：其中：其中：h h工件在料槽上的高度工件在料槽上的高度 s s料槽板的厚度，料槽板的厚度，1.5-2mm1.5-2mm 料盤升角確定后，螺距與螺旋槽半徑滿料盤升角確定后，螺距與螺旋槽半徑滿足一定關(guān)系，應(yīng)充分考慮設(shè)備外

14、形尺寸。足一定關(guān)系，應(yīng)充分考慮設(shè)備外形尺寸。31/2031/20sht6 . 12 2）料斗外徑）料斗外徑D D外外31/2131/21 考慮設(shè)備體積、質(zhì)量等問題，外徑尺考慮設(shè)備體積、質(zhì)量等問題，外徑尺寸應(yīng)盡量小以保持緊湊。寸應(yīng)盡量小以保持緊湊。 相關(guān)實驗表明外徑尺寸不宜太小，否相關(guān)實驗表明外徑尺寸不宜太小，否則會因曲率半徑太小而影響送料。則會因曲率半徑太小而影響送料。依據(jù)：依據(jù)：eBDD2中外lD)128(外B B料槽寬度料槽寬度e e料斗壁厚料斗壁厚l l工件長度工件長度 其中：其中：3 3）料斗高度）料斗高度 H H 高度尺寸涉及總體尺寸和振動質(zhì)量，在高度尺寸涉及總體尺寸和振動質(zhì)量，在保

15、證一定容量的前提下要將高度盡量壓縮，保證一定容量的前提下要將高度盡量壓縮，一般按外徑選?。阂话惆赐鈴竭x取：（4 4）其他尺寸參數(shù)）其他尺寸參數(shù) 外形尺寸、定向裝置尺寸等。外形尺寸、定向裝置尺寸等。 設(shè)計過程根據(jù)實際情況選取。設(shè)計過程根據(jù)實際情況選取。31/2231/22外DH)4 . 02 . 0(5. 5. 彈性系統(tǒng)的設(shè)計彈性系統(tǒng)的設(shè)計主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 系統(tǒng)固有頻率系統(tǒng)固有頻率 固有頻率外激頻率比固有頻率外激頻率比 彈簧尺寸彈簧尺寸 安裝及調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝及調(diào)節(jié)機構(gòu)機械共振分析：機械共振分析： 系統(tǒng)固有頻率系統(tǒng)固有頻率0 0等于外激頻率等于外激頻率時，時，振幅最大，能耗最小。振幅最大，能耗最

16、小。 設(shè)計振動料斗，理論上是實現(xiàn)機械共振。設(shè)計振動料斗，理論上是實現(xiàn)機械共振。31/2331/23（1 1）固有頻率）固有頻率0 0求解過程見教材求解過程見教材P144-145P144-145，式，式4-324-324-364-36固有頻率：固有頻率：31/2431/24002 fmK式中：式中：1KK 2121mmmmm振動運動微分方程：振動運動微分方程：tmFyyysin220激振力振幅激振力振幅F F；激振頻率；激振頻率；阻力系數(shù)阻力系數(shù)或或2=/m2=/m（2 2）頻率比）頻率比 頻率比等于激振頻頻率比等于激振頻率與固有頻率之比。率與固有頻率之比。 料斗振動過程為有料斗振動過程為有阻尼

17、狀態(tài)，見幅阻尼狀態(tài)，見幅- -頻特頻特性曲線。性曲線。亞共振：亞共振： =0.90-0.95=0.90-0.9531/25/25010.751.25F（3 3）彈簧設(shè)計）彈簧設(shè)計 振動料斗彈簧多采用不同橫截面板簧，振動料斗彈簧多采用不同橫截面板簧，由于工藝問題，一般為簡單平板狀。由于工藝問題，一般為簡單平板狀。（1 1）剛度：）剛度：（2 2）節(jié)點上慣性力：）節(jié)點上慣性力：31/2631/26202 fimKiamF折1 其中加速度其中加速度a a按垂直和水平兩個方向合按垂直和水平兩個方向合成慣性力方向，有：成慣性力方向，有：cossin211水平垂直arIamF解上式：解上式：2211211

18、cossinrImm折（3 3）彈簧尺寸）彈簧尺寸圓柱彈簧直徑：圓柱彈簧直徑：平板彈簧截面：平板彈簧截面：31/2731/274320942Emlfd折320234Ebmflh折 寬高比寬高比b/hb/h一般取值一般取值10-2010-20，推薦尺寸：，推薦尺寸：h=2-3mmh=2-3mm；b=15-20b=15-20相關(guān)校核問題：相關(guān)校核問題：最小長度最小長度l lmaxmax校核校核 按循環(huán)需用應(yīng)力、最大彎矩、撓度等。按循環(huán)需用應(yīng)力、最大彎矩、撓度等。（4 4）安裝于調(diào)節(jié)機構(gòu)）安裝于調(diào)節(jié)機構(gòu)圓柱彈簧圓柱彈簧板簧板簧（單片、多片）（單片、多片）31/2831/286. 6. 電磁振動器電磁振動器（1 1）選用）選用 參數(shù)參數(shù) 電磁振動器由銜鐵、鐵芯、線圈組成，電磁振動器由銜鐵、鐵芯、線圈組成，已形成標準化產(chǎn)品，主要參數(shù)：已形成標準化產(chǎn)品，主要參數(shù)： 電磁吸引力（