20. Бункерные загрузочные устройства
Бункера принимают заготовки «навалом», накапливают их и ориентируют в пространстве с помощью ориентирующих механизмов, т.е. бункера должны иметь механизм ориентации. Характерным показателем бункера является его вместимость.
Чем больше вместимость, тем меньше времени требуется на его обслуживание. Но увеличение вместимости бункера ведет к возрастанию размеров, как накопителя, так и ориентирующего устройства.Кроме того, большое количество заготовок может привести к затруднению работы механизмов бункера. Поэтому уровень загрузки в накопителе выбирают таким, что давление от заготовок и сами заготовки не мешают работе механизмов бункера. Если окажется, что заготовок в накопителе недостаточно, то вводят дополнительный накопитель. Поэтому бункера могут иметь либо один накопитель, либо два: при этом основной накопитель (собственно бункер) служит для выдачи заготовок, а второй – вспомогательный, для накопления основного запаса.
Рис. 20.1. Схема бункера с двумя накопителями
Бункера бывают: шиберные, стержневые, дисковые карманчиковые, вибрационные и др.
Шиберный ( ножевой) бункер
Рис. 20.2. Схема шиберного бункера
Заготовки, захваченные шибером, поднимаются вверх, затем скатываются в приемный лоток, затем по нему попадают в отводящий лоток. Если заготовки по приемному лотку скатываются в неправильно ориентированном положении, то они возвращаются в накопитель сбрасывателем. Шибер получает возвратно–поступательное движение.
Рекомендуются следующие параметры бункера:
- угол наклона приемного лотка a = 30о;
- угол скоса шибера g = 50о;
- окружная скорость сбрасывателя Vо = (20...25) м/мин
- число зубьев ролика z = 8…10
Другие конструктивные размеры см.
[3, c. 62.]Производительность шиберного механизма определяется по формуле:
,
где h = 0,3.....0.4 - коэффициент заполнения;
L – длина приемного лотка накопителя, мм;
- длина заготовки, мм;
n - число двойных ходов шибера, в минуту.
Число двойных ходов шибера выбирают с учетом времени движения заготовки по приемному лотку, которое определяется по формуле:
[сек.]
Поэтому максимальное число двойных ходов шибера равно
.
Обычно число двойных ходов в минуту принимают от 8 до 20. Производительность при этом достигает 120 - 150 шт./мин. Шиберные бункера применяют для подачи стержней с головками, а также гаек и валиков.
Стержневой бункер
В этом бункере стержень движется возвратно-поступательно. Применяется для заготовок типа шаров, валиков, втулок и колпачков с соотношением а также небольших колец. Стержень получает движения от кулачкового, кулисного или кривошипного привода. В этом случае стержневой захват делают подпружиненным. Привод стержневого захвата может приводиться в действие от гидро- или пневмоцилиндра (в этом случае стержневой захват можно не подпружинивать).
1 - стержень
2 - накопитель
3 – приемный вертикальный
лоток
Рис. 20.3. Схема стрежневого бункера
Производительность бункера определяется по формуле
Q = nh шт.
/мин.,где: n - число двойных ходов толкателя;
h - коэффициент вероятности захвата заготовок стержнем,
h = 0,2....0,4.
,
где V - средняя скорость толкателя (выбирают из допустимой скорости
соударения), обычно V = 0,3...0,5 м/сек;
S - ход толкателя, мм;
Мощность электродвигателя N = 0,005L, кВт.
Высота бункера h = (0,5...0,25)D + nL, мм,
где: n-количество одновременно захватываемых изделий.
aб = 110...130о,
aв = 80...100о.
Диаметр бункера D = (10...15)L
Максимальная производительность 50...70 шт./мин.
Дисковый карманчиковый бункер
Эти бункера имеют наибольшее практическое применение следствии высокой производительности. Дисковые карманчиковые бункера используют для загрузки станков гладкими стержневыми деталями с головкой, дисками, кольцами и плоскими деталями.
Эти устройства имеют вращающийся диск 3 с вырезами (карманчиками) по форме заготовок. Эти вырезы могут располагаться либо по хорде диска, перпендикулярно плоскости диска, либо по радиусу. Запавшие в вырезы диска заготовки 5 транспортируются до отводящего лотка 6, по которому направляются в зону обработки. Ворошители 4 способствуют ворошению деталей в накопителе 1 и западанию их в карман диска.
Рис. 20.4. Схема дискового карманчивого бункера
Производительность карманчиковых дисковых бункеров определяется по формуле:
Q = nzh, шт. /мин,
где: n - число оборотов диска в минуту,
z - число карманов, шт.;
h - коэффициент заполнения карманчиков заготовками,
h = 0,2...0,6.
В свою очередь
где: D - наружный диаметр диска, мм
S - шаг карманов, мм.
поэтому
,
Скорость диска выбирается из следующих соображений: за время прохождения пути «с» заготовка должна опуститься через окно в приемный лоток на длину, равную диаметру заготовки d
,
с = B - L,
a = 90 - b, обычно b = 40...50,
производительность составляет 100...200 шт./мин.
Вибрационные загрузочные устройства
К вибрационным загрузочным устройствам относятся вибролотки и вибробункеры.
Вибролотки
Рис. 20.5. Схема вибролотка
На рис. 20.5. показана схема вибролотка. Заготовка перемещается снизу вверх
, где - угол трения покоя
При этом условии заготовка не скользит вниз. Лоток приводится в колебательное движении чаще всего электромагнитом и пружиной. Причем лоток перемещается параллельно самому себе. Электромагнит питается однополупериодным током за счет установки в электрической цепи диода. Благодаря этому в первую половину периода времени электромагнит, преодолевая усилие пружины, стремиться перемещать лоток. В течение второй половины периода времени работает только пружина и лоток возвращается в исходное положение.
а) В первую половину периода на заготовку действуют следующие силы;
Рис. 20.6. Расчетная схема при перемещении лотка вправо - вверх
Лоток перемещается вправо-вверх:
G sinq + J cosa = F,
N = G cosq+J sina,
F = mпокN,
mпокmg cosq + mпокm sina = mg sinq + m cosa,
g(sinq -mпо cк cosq) = (mпок sina - cosa),
,
при этом условии силы находятся в равновесии.
Для перемещения заготовки вместе с лотком должно быть
(1) |
ускорение регулируется силой тока, питающего электромагнит.
В этих формулах:
G - вес заготовки,
J - сила инерции, приложенная к заготовке,
F - сила трения между деталью и лотком (сила сопротивления, которая
стремиться перемещать заготовку в месте с лотком),
g - ускорение свободного падения,
- ускорения лотка,
mпок - коэффициент трения покоя (если m = 0,1...0,2, то mпок можно принять 0,2, а mдвижения = 0,1).
б) при движении лотка влево-вниз за счет пружины - второй полупериод
Рис. 20.7. Расчетная схема при перемещении лотка влево - вниз
F + G sinq = J cosa,
F = mпокN,
N = G cosq - J sina,
mпокG cosq - mпокJ sina + G sinq = J cosa,
G = mg, J = m,
mпокmg cosq - mпокmw sina + mg sinq = mw cosa
g(mпок cosq + sinq) = w(cosa + mпок sina)
Для проскальзывания заготовки относительно лотка (только в этом случае заготовка будет перемещаться по лотку вправо-влево) должно соблюдаться условие
(2) |
w- регулируется изменением жесткости пружины
Формулы (1) и (2) справедливы для условия сохранения целостности контакта между заготовкой и лотком. Однако можно задать режимы работы такими, при которых заготовка будет перемещаться по лотку скачками.
Принцип работы вибробункеров такой же, что и вибролотков.
Рис. 20.8. Схема вибробункера
На рисунке 20.8 показана принципиальная схема вибробункера. Чаша вибробункера 1 установлена на трех плоских пружинах 3, закрепленных на основании 6. Внутри чаши расположен винтообразный лоток 2. В бункер засыпают обрабатываемые детали, которые распределяются ближе к стенкам чаши, т.к. дно ее имеет форму конуса, обращенного вершиной вверх. Чаша вибробункера приводится в колебательное движение. Чаще всего для этой цели используют электромагниты. При пропускании тока через обмотку электромагнита 5, он притягивает якорь 4, прикрепленный к дну чаши бункера. В результате эта чаша несколько опускается вниз, одновременно поворачиваясь вследствие прогиба плоских пружин в сторону их наклона. При прекращении тока, пружины возвращаются в исходное положение, заставляя чашу бункера подняться и слегка повернуться в обратную сторону. Если пропускать через электромагнит переменный ток, то чаша будет совершать быстрые колебательные движения, и находящиеся внутри бункера детали начнут двигаться вверх по лотку 2.
Практически в вибрационных бункерах обычно используют три электромагнита. Скорость движения деталей по лотку можно регулировать, изменяя зазор между якорем и сердечником вибратора (в пределах 2-5 мм) или напряжения в цепи, питающей вибратор.
При питании электромагнитов переменным током промышленной частоты 50 Гц с однополупериодным выпрямлением, чаша получает 3000 колебаний в минуту. Деталь за каждое колебание чаши перемещается на 2-3 мм, что соответствует средней скорости движения 7-8 м/мин. Обычно углы q и равны: q = от 1о до3о, и a = от 8о до 30о. Вибробункера имеют большие преимущества по сравнению с другими бункерами. Они проще по конструкции, не имеют вращающихся деталей, не нуждаются в смазке и почти не изнашиваются. Их можно применять для ориентации в пространстве самых разнообразных по форме и по размерам деталей, в том числе деталей трудно поддающихся или вообще не поддающихся ориентации в бункерах других типов.
Расчет параметров вибробункера дан в [4, с. 100-101].