Проектирование вибрационного бункера для транспортирования крепежных деталей

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

Кафедра ТМС

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По автоматизированию производственных процессов

Тема: Проектирование вибрационного бункера для транспортирования крепежных деталей

Выполнил: ст-т., гр. Т-

Проверил:

Амельченко Н.А.

Красноярск 2009

Содержание

Введение

1. Принцип действия устройства

2. Определение основных параметров вибрационных загрузочных устройств

2.1 Скорость движения

2.2 Емкость бункера

3. Расчет упругих систем ВЗУ

4. Определение возмущающего усилия вибратора

5. Определение конструктивных параметров электромагнита

6. Проверка правильности расчета

Заключение

Литература

Введение

Транспортирующие машины (конвейеры) относятся к машинам непрерывного транспорта, предназначенным для перемещения насыпных и штучных грузов непрерывным потоком.

Транспортирующие машины находят широкое применение в системах комплексной механизации и автоматизации производственных процессов во всех областях народного хозяйства.

Большое применение в различных отраслях промышленности получили вибрационные конвейеры, применяемые для транспортирования всех видов насыпных грузов кроме липких. Их используют обычно для перемещения груза на небольшие расстояния при малой и средней производительности, особенно для перемещения горячих, ядовитых, химически агрессивных грузов при обеспечении полной герметичности, а также металлической стружки.

Большим достоинством вибрационных конвейеров является малый износ несущего элемента (трубы или желоба) даже при транспортировании абразивных грузов; простота конструкции; возможность промежуточной загрузки и разгрузки; малый расход энергии при установившейся работе.

Цели и задачи данной курсовой работы: изучить необходимые для выполнения основных расчётов транспортных машин, и уметь их обосновано подобрать в комплекс оборудования. Курс «Автоматизации производства» способствует развитию наших конструкторских навыков и общей конструкторской подготовки. При выполнении курсовой работы мы проанализируем условия работы, составим кинематические схемы механизмов, правильно скомпонуем узлы и машины, рассчитаем нагрузки, действующие на элементы машины, определим производительность, мощность привода.

1. Принцип действия устройства

Принципиальная схема вибрационного загрузочного устройства [1, с. 213-220] с прямолинейным лотком показана на рис.1. Оно включает лоток 1, подвески (пружины) 4, установленные под углом б к вертикали, якорь 2, электромагнитный вибратор 3, основание 5 и амортизаторы 6.

Рис. 1. Принципиальная схема вибрационного загрузочного устройства. 1 - лоток; 2 - якорь; 3 - электромагнитный вибратор; 4 - подвески; 5 - основание; 6 - амортизаторы; 7 - заготовка.

При питании электромагнита вибратора переменным или постоянным пульсирующим током лоток 1 получает колебания с определённой частотой и амплитудой и заготовка 7 перемещается относительно лотка. Скорость перемещения заготовки зависит от величины амплитуды и частоты колебания лотка. Если электромагнит вибратора питается переменным током с частотой f = 50 Гц, то он создаёт колебания частотой 100 Гц. При включении в сеть электромагнита вибратора однополупериодного выпрямителя, частота создаваемых колебаний равна частоте тока 50 Гц.

Принцип работы прямолинейного вибрационного лотка аналогичен спиральному (круговому). В вибрационных загрузочных устройствах со спиральными лотками тангенциально расположенные пружины сообщают спиральному лотку вертикальные и круговые колебания, которые в сумме направлены по винтовой линии. Центробежная сила, которая возникает при перемещении деталей по спиральному лотку очень мала, и в расчётах её пренебрегают.

2. Определение основных параметров вибрационных загрузочных устройств

2.1 Скорость движения

Расчетная производительность загрузочного устройства Пср

где кп -- коэффициент нестабильности работы загрузочного устройства;

кп = 0,2--0,3.

Для удовлетворения требований производительности вибрационное загрузочное устройство должно обеспечить соответствующую скорость движения деталей по лотку, определяемую из выражения:

где lД - размер детали в направлении движения, мм;

к3 - коэффициент заполнения лотка бункера деталями, движущимися в требуемом ориентированном положении;

Коэффициент заполнения выражается формулой:

,

где Р(l0) - коэффициент вероятности ориентирования положения деталей на выходном лотке;

сП - коэффициент плотности потока.

,

При работе устройства с системой активной ориентации можно принять s=0, тогда коэффициент плотности потока сП =1.

d=8 мм, =35 мм.

2.2 Емкость бункера

Бункер -- это емкость, куда засыпают детали, которые при направленных колебаниях перемещаются по спиральному лотку с заданной скоростью. Диаметр бункера выбирают в зависимости от размера и конфигурации бункеруемых деталей и величины партии их разовой загрузки.

где Dв -- внутренний диаметр цилиндрического бункера и конического бункера у днища, мм;

дс --толщина стенки бункера, мм;

VД -- объем загружаемой детали, мм

Пц -- цикловая производительность машины-автомата;

Т -- регламентированный (нормативный) период времени между пополнениями бункера деталями, с;

Нр -- высота заполнения бункера деталями, мм;

1Д -- длина детали в направлении ее движения (в преобладающем положений), мм;

-толщина лотка. =2мм

T=10 мин; дс=2мм;

Уточняют размер наружного диаметра по стандартному ряду и принимают D=350 мм, после чего уточняют внутренний диаметр: DB =350--2?2=346 мм.

Шаг спирали лотка t, мм:

t = (1,4…1,7)·d + ,

гдеd - наибольший диаметр детали, мм;

- толщина лотка, мм.

t = 1,5·8 + 2= 14 мм.

Угол подъёма лотка И:

Угол подъёма лотка И = 0.7°.

Определяют полную высоту бункера:

Из конструктивных соображении выбираем высоту бункера 280 мм.

3. Расчет упругих систем ВЗУ

Упругая система из пружинных стержневых элементов

При двухмассовой конструкции вибрационного бункерного загрузочного устройства значение приведенной массы находят по формуле:

,

Где и - приведенная масса чаши и основания.

Жесткость упругого стержневого элемента

Где i- число упругих элементов, i=3;

f - частота вибратора;

Жесткость подвески с двумя защемленными концами

E-модуль упругости материала;

-момент инерции сечения подвески

l-длина части пружинного стержня между башмаками крепления.

Максимальный изгибающий момент при жестком креплении стержней

Y-прогиб стержня;Y=0.8,

Где - относительный размах колебаний приведенной массы;

,

где -размах колебаний чаши питателя; - размах колебаний нижней массы.

Y=0.8*18=14,4

Максимальное напряжение в стержне:

,

где W- момент сопротивления пружинного стержня.

Проверяем пружинные стержни на выносливость:

Из условия прочности на выносливость:

Находим минимальную длину пружинных стержней удовлетворяющих условию прочности на выносливость:

4. Определение возмущающего усилия вибратора

Возмущающее усилие вибратора должно обеспечить заданную амплитуду колебания лотка бункера при известной жесткости пружинных стержней. Его определяют по формуле:

где л. -- динамический коэффициент, который может быть найден из выражения:

=1,08; =50Гц

Амплитуда колебаний в направлении установки электромагнита:

Где -коэффициент режима; =1.1; -частота колебаний;

Расчетное усилие электромагнита:

Qp = (1.1 - 1.15) QВ =1,1*76=83,6[кгс],

где QB - усилие одного электромагнита, расположенного вертикально к пружинам.

Напряжение сети питания катушки электромагнита: U = 127 В;

Расчетное эффективное напряжение сети, при котором должно быть обеспечено расчетное усилие электромагнита:

Uр = kUU [В],

где kU = 0,75--1,0 - коэффициент, учитывающий возможное изменение напряжения сети.

Uр=0,75*127=95,25 В.

5. Определение конструктивных параметров электромагнита

Конструктивный фактор электромагнита:

где s м - магнитный зазор:

s м = А В + (0.1 - 0.5)=0.1+0.5=0.6мм

Максимальное значение индукции Вт (Вб/см2) определяют в зависимости от значения конструктивного фактора КФ по графику

При КФ >200 Принимаем Вт =1,5*

Сечение и предварительные значения магнитопровода:

Выбираем размер пластин и магнитопровода:

Число витков провода в катушке:

Где =50-частота сети; приведенное значение индукции без выпрямителя В=Вт ;

Индуктивное сопротивление электромагнита:

Эффективное значение тока без выпрямителя:

Диаметр провода (без изоляции) обмотки катушки:

где ?I --допустимое значение плотности тока; ?I =2--6 А/мм2.

Расчетное сечение катушки:

где кзс - коэффициент заполнения сечения катушки. кзс =0,58

Размеры катушки:

длина катушки (высота окна железа) -

толщина намотки катушки (ширина окна железа) -

Средняя длина витка обмотки катушки равна: =230мм

Активное сопротивление намотки катушки:

Мощность, затрачиваемая на нагрев катушки:

6. Проверка правильности расчета

Коэффициент охлаждения:

Коэффициент охлаждения кохл = 13020 мм2/Вт больше 1000, поэтому, увеличивать катушку по высоте окна железа не нужно.

Полное сопротивление цепи электромагнита без выпрямителя

R=R0=4.4 [Ом];

Отношение активного сопротивления к индуктивному:

.

Согласно полученным значениям q по графику определяют коэффициенты усиления:

сс -- без выпрямителя; сс =0.49;

Уточнение усилия электромагнита

[кгс].

Q0 Qb -нет необходимости производить уточненный расчет.

Заключение

На основе данных, указанных в задании на курсовой проект, было разработали вибрационное загрузочное устройство для накопления и подачи крепежа M8х35 на позицию автоматической сборки с ориентацией резьбовой частью вниз.

Рассчитали оптимальные параметры режимов движения заготовок по вибрирующему лотку, амплитуду колебания лотка и таких параметров устройства, как, угол подъёма лотка, при котором ещё возможно движение детали вверх, геометрические размеры подвесок (пружин), соотношение масс основания и колеблющихся частей, требуемое усилие электромагнита вибратора. Также был произведён расчёт основных параметров электромагнита и выполнен его проверочный расчёт.

Литература

1. Волчкевич Л. И. Автоматы и и автоматические линии. Ч.1 под ред. Шаумяна Т.Л.: Высшая школа, 1976.

2. Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник/ И. С. Бляхеров, Т. М. Варьяш и др., под общей ред. И. А. Клусова, Мю.: Машиностроение, 1990.