电磁振动上供料器的工作原理

电磁振动上供料器的工作原理在电磁振动器作用下，料斗作扭转式上下振动，使工件沿着螺旋轨道由低到高移动，并自动排列定向，直至上部出料口而进入输料槽，然后由送料机构送至相应工位。为方便分析，以直槽式上供料器为例，图1-40电磁振动上供料器的工作过程，是由于电磁铁的吸引和支承弹簧的反向复位作用，使料槽产生高速、高频（50~100次/秒）、微幅（0.5~1mm）振动，使工件逐步向高处移动。**Ｉ=0时，料槽在支承弹簧作用下向右上方复位，工件依靠它与轨道的摩擦而随轨道向右上方运动，并逐渐被加速。**Ｉ0时，料槽在电磁铁的吸引下向左下方运动，工件由于受惯性作用而脱离轨道,继续向右上方运动(滑移或跳跃)。??下一循环，周而复始→工件在轨道上作由低到高的运动。1、工件在轨道上的受力分析*工件在轨道上的受力：自重力、轨道反力、摩擦力、惯性力；*摩擦力、惯性力与电磁铁的电流有关。（1）Ｉ=0时，支承弹簧复位，轨道以加速度a1向右上方运动，工件力平衡如图1-41：ma1cosβ+mgsinα=F=μNma1sinβ+mgcosα=N（2—1）（2—2）（2）Ｉ0时，电磁铁吸引，轨道以加速度a2向左下方运动，工件受力平衡如图1-42：ma2cosβ-mgsinα=F=μNma2sinβ-mgcosα=-N（2—3）（2—4）2、工件在轨道上的运动状态分析（1）运动分析根据受力分析，工件在轨道上的运动有两种可能性：A、因惯性沿轨道下滑，此时Ｉ=0，且有ma1cosβ+mgsinαμNa1g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)（2—5）（2—6）——当轨道向右上方运动的加速度a1满足上式时，工件便会沿轨道下滑。这对振动上供料机构是不希望出现的。B、沿轨道上行，此时根据电磁铁吸合与否可得：Ｉ=0，a1≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)Ｉ0，a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ)（2—7）（2—8）——电磁振动供料器要实现预定的上供料，轨道向右上方运动的加速度a1和向左下方运动的加速度a2必须满足上述工件沿轨道上行时的条件式。工件沿轨道上行时的运动状态随多种条件而变。（2）运动状态图1-43工件在料道上的运动状态(a)连续跳跃；(b)断续跳跃；(c)连续滑移；(d)断续滑移注：图示为料槽的两极限位置。A、连续跳跃3、运动过程：Ｉ=0、弹簧使料斗复位，工件依靠摩擦、空间位置从A点上行到B点；↓Ｉ0、电磁铁吸合，由于惯性、工件由B点跳跃起来↓（腾空时间≥料斗运行至最下方的时间）Ｉ=0、工件再落至轨道上时已到达C点→后又随轨道上行到D点。↓如此往复，工件“随轨道上行--跳跃--再随轨道上行?”→工件跳跃式前进，跳跃间距为AC段。*特点：/工件具有大的供料速度，供料率高；/工件运动平稳性差，对定向不利；/适用于形状简单、定向要求不高的件料及供料速度较大的场合。*运行条件：电磁铁吸力、料槽振幅及抛射角较大。但工件腾空时间过大→料斗复位时工件再落至轨道过晚→A点与C点的间距缩小，甚至落回原处而没有前移。B、断续跳跃*运动过程：Ｉ=0、弹簧使料斗复位，工件依靠摩擦、空间位置从A点上行到B点；↓Ｉ0、电磁铁吸合，由于惯性、工件由B点跳跃起来（腾空时间料斗运行至最下方的时间）↓→工件很快落至轨道上的C点、并随轨道下行到D点；Ｉ=0、工件再随轨道从空间位置D点上行到E点。↓如此往复，工件“随轨道上行--跳跃后随轨道下行--再随轨道上行?”→工件断续跳跃式前进，跳跃间距为AD段。*特点：/工件具有较大的供料速度，供料率较高；4/工件运动平稳性一般。*运行条件：电磁铁吸力、料槽振幅及抛射角中等。C、连续滑移*运动过程：Ｉ=0、弹簧使料斗复位，工件依靠摩擦、空间位置从A点上行到B点；↓Ｉ0、电磁铁吸合，由于惯性、工件沿轨道由B点滑移↓（滑移时间≥料斗运行至最下方的时间）Ｉ=0、工件停下时已滑移至C点→后又随轨道上行。↓如此往复，工件“随轨道上行--滑移--再随轨道上行?”→工件滑移式前进，滑移间距为AC段。*特点：/工件具有较大的供料速度和供料率；/工件运动平稳，利于定向；/适用于形状较规则、有定向要求的件料及供料速度较大的场合。*运行条件：电磁铁吸力、料槽振幅及抛射角均较跳跃时的小。D、断续滑移*运动过程：Ｉ=0、弹簧使料斗复位，工件依靠摩擦、空间位置从A点上行到B点；↓Ｉ0、电磁铁吸合，由于惯性、工件沿轨道由B点滑移（滑移时间料斗运行至最下方的时间）↓→工件很快停在轨道上的B?点、并随轨道下行到C点；Ｉ=0、工件再随轨道从空间位置C点上行。↓如此往复，工件“随轨道上行--滑移后随轨道下行--再随轨道上行?”→工件断续滑移式前进，滑移间距为AC段。5*特点：/工件供料速度和供料率较小；/工件运动平稳，亦利于定向；/适用于有定向要求但供料速度要求不高的场合。*运行条件：电磁铁吸力、料槽振幅及抛射角均小。综上：设计合理、参数选择恰当→不产生跳跃、平稳滑移、供料较快→首选连续滑移。3、工件在轨道上滑移和跳跃的条件（1）滑移条件由前分析，工件沿轨道上行滑移的条件a1≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ)如取α=2°（常为1~2°），β=20°（常为15~25°），μ=0.41，则a1≤0.47ga2≥0.41g所以，只要合理设计，使轨道向左下方运行的加速度a2满足一定条件，便可获得预定的滑移状态。（2）跳跃条件工件在惯性力作用下产生跳跃，脱离轨道，此时受力式（2—4）为ma2sinβ-mgcosα=0所以产生跳跃的条件为a2≥gcosα／sinβ同上取α=2°，β=20°，μ=0.41，则有a1≤0.47ga2≥2.92g如将料槽受电磁力作用产生的振动视作简谐振动，其频率为f、振幅为A，则轨道最大加速度amax为6amax=2π?f?A所以，当amax=2π?f?A=a2≥gcosα／sinβ，工件就会产生跳跃式前进。★由上分析可知，连续跳跃所需加速度a2最大，断续滑移时a2最小。★圆筒形料斗与直槽形的工作原理、件料运动状态完全相同，但振动形式有区别：直槽形料斗是往复直线式振动，而圆筒形是往复扭转式振动。振动供料器（振动盘）的设计（一）供料率Q*振动上料器的供料率取决于供料器的给料速度；*给料速度一般用工件在料道上移动的平均速度Vp来估算，它与料槽的倾角α、振动升角β、工件物理特性、电磁振动参数等有关。*料斗结构确定之后，上料器的供料率为Q=60Vp·η/l=60πfA·k·η/lk-速度损失系数*设计时，上料器生产率比自动机械的生产率大15%~20%。（二）料斗设计1、料斗的结构设计料斗的结构多样，大多采用圆筒形结构，图1-44。7▲料斗筒体与轨道——一般料斗：筒体与螺旋轨道采用整体结构（车制轨道或整体铸造）。大型料斗：常采用拼焊结构形式。轨道的工作面一般与料斗内壁成直角，有时向上倾斜5°~10°。为使工件顺利▲料斗筒体与筒底（料斗底盘）——一般分别加工，再用螺钉连接（是由于工艺原因）；筒体与筒底的连接须注意同心度和牢靠；筒底上部一般做成锥形（锥角160°~170°）。使工件易向周边料斗底盘与衔铁之间应装有隔磁板（铜或铝材），或用隔磁材料做底盘。为防磁化工▲轨道及其出口——轨道最上部的出料口应以切线方向伸出一段距离。为使工件顺利进入出料口与输料槽的连接方法有对接法和承接法，且出料口（振动）与输料槽（静止）之间应留有间隙δ（如图1-45）。以防出料口8▲料斗的零件材料选用——料斗应尽量做得轻巧→系统易起振。重量轻、易加工、表面光洁，耐磨损、隔磁，成本低。常用材料有：不锈钢——表面光洁、耐磨，但加工困难、成本高、比重大；铝合金——质轻、不会磁化，但表面不光；铜合金——加工方便、不会磁化，但比重也较大；硬塑料或有机玻璃——都较轻、表面光洁，但耐磨性较差。2、振动料斗中工件定向方法*电磁振动上供料器中的单件在进入加工工位前，要求沿料道自下而上，并自动排列、定向。*自动定向常采用剔除法——根据工件形状、重心，在轨道上安置挡块、缺口、斜面、槽子等，以使不符合定向的工件被矫正或剔除，而符合定向的工件顺利通过，从而实现自动排列、定向。3、料斗的尺寸计算A、料斗的螺旋升角α*α由升程及中径小决定：α越小→工件平均速度就高/但升程减小→料道螺旋圈数增加→料斗尺寸增大。α太大→工件上料速度降低，甚至无法向上滑移。*根据工件上行滑移的临界条件(a1a2)可得tgαμ?tgβ或αmaxtg-1(μ?tgβ)式中：μ——工件与料道间的摩擦系数；β——振动升角，工件抛射角。★料斗的螺旋升角α与工件抛射角β及工件与料道间的摩擦系数μ有关（表1-3）。9B、料斗的直径料斗内径DH——常取DH≥(8~10)l工工(mm)，工（l为工件最大外形尺寸，DH-l见表1-4）料斗外径De——De=DH+2e(mm)，（e为筒体壁厚，一般取e=5~10mm）料斗平均直径Dp——Dp=DH-B(mm)，（B为料道宽度，B=b+Δb，b为工件直径或宽度，Δb为余量：1~3mm）C、料斗的螺距tt=πDp·tgα(mm)又根据结构要求t≥1.5h+δ(mm)（h-工件直径或高度，δ-料道厚度：4~8mm）D、料斗的高度HH=nt(mm)（n-螺旋料道的圈数：1.5~3.5）考虑到料斗外观匀称，应使H=（1/4~1/2）D（三）振动升角（工件抛射角）的确定。·振动升角β由主振弹簧的安装角ψ及料道升角α确定。·β的大小直接影响作用在工件上的惯性力，要选择合理：β选得太小——影响工件移动速度、所需电磁力增加；10β选得太大——工件不易前进或只会上抛。·根据受力分析可得：tgβ＝μ，β-μ关系见表1-5。（四）支承弹簧的设计计算?支承弹簧的作用：电磁振动供料器的料斗通过其安装在基座上。?圆筒形料斗一般采用三根弹簧支承。?支承弹簧的截面有矩形和圆形：矩形截面的称为板弹簧——宽度和厚度常不一致，其刚度在不同方向上差别较大，故安装要求较高，支座形式如图1-46a。圆形截面的称为圆弹簧——圆柱弹簧杆加工容易，各向刚度一致，故安装调整方便,支座形式如图1-46b。11?支承弹簧的安装角ψ——支承弹簧处于静止时与垂直面的夹角。·是保证工件获得抛射角β的结构性措施；·是影响工件在料道上的运动状态和供料速度的重要几何参数；·ψ与β和α及弹簧固结点有关：121）当弹簧固结点处在料斗中径圆上的A点，即OA=R，则弹簧安装角ψ与直槽形料斗相同，ψ=β+α；（2）对大型料斗（D≥500mm），为减少基座尺寸，则将固结点设在半径r处,tgψ=R/rtg(β+α)→ψ=arctg［R/rtg(β+α)］R——料道中径圆半径；r——弹簧固结点分布圆半径。★在确定料道升角α、振动升角β及R和r之后，就可确定弹簧的安装角ψ。?支承弹簧尺寸计算170·对振动料斗的弹性系统的要求：（1）在输送较大较重工件时，弹簧刚度应选的低些→保证料斗在共振状态下工作，可增大振幅、减少功耗；（2）在输送小型或较轻工件时，弹簧刚度应选的大些→允许料斗在强迫振动状态下工作，以保证送料平稳。·板弹簧尺寸计算板弹簧厚度板弹簧长度板弹簧宽度h=(4π?fo?L?My/3Eb)1/3L≥3.3y{π?f?E?My/〔[ζ-1]3b〕}1/3b≈（6～10）hfo—自振频率，(1.05-1.1)f·圆柱弹簧尺寸计算弹簧杆的直径弹簧杆的长度d=2(4πfo?L?My/9E)?L≥4.48(πf?E?y4My/[ζ-1]4)1/5（五）电磁铁的设计计算?电磁铁由铁芯、线圈、衔铁等组成。?电磁铁的频率和电压：小而轻的工件、小型料斗（D≤100mm），f=100Hz或50Hz、U=220v，也有13用36v的；中等尺寸工件、中型料斗（D≤300mm），f=50Hz、U=220v，也有用36v的；大型料斗，f=50Hz、U=220v。?电磁铁安装方式·不同电磁铁安装方式所需电磁铁吸力不同：若电磁铁垂直于支承弹簧安装所需电磁铁吸力为F0；则电磁铁垂直于基座