振動盤設(shè)計手冊

1、1 電磁振動上供料器的工作原理 在電磁振動器作用下，料斗作扭轉(zhuǎn)式上下振動，使工件沿著螺旋軌道由低到高移動，并自動排列定向，直至上部出料口而進入輸料槽，然后由送料機構(gòu)送至相應工位。 為方便分析，以直槽式上供料器為例，圖1-40 * 電磁振動上供料器的工作過程，是由于電磁鐵的吸引和支承彈簧的反向復位作用，使料槽產(chǎn)生高速、高頻（50100次/秒）、微幅（0.51mm）振動，使工件逐步向高處移動。 *=0時，料槽在支承彈簧作用下向右上方復位，工件依靠它與軌道的摩擦而隨軌道向右上方運動，并逐漸被加速。 *0時，料槽在電磁鐵的吸引下向左下方運動，工件由于受慣性作用而脫離軌道,繼續(xù)向右上方運動(滑移或跳躍)

2、。 下一循環(huán)，周而復始工件在軌道上作由低到高的運動。 2 1、工件在軌道上的受力分析 * 工件在軌道上的受力：自重力、軌道反力、摩擦力、慣性力； * 摩擦力、慣性力與電磁鐵的電流有關(guān)。 （1）=0時，支承彈簧復位，軌道以加速度a1向右上方運動，工件力平衡如圖1-41： ma1cos+mgsin=F=N （21） ma1sin+mgcos=N （22） （2）0時，電磁鐵吸引，軌道以加速度a2向左下方運動，工件受力平衡如圖1-42： ma2cos-mgsin=F=N （23） ma2sin-mgcos=-N （24） 3 2、工件在軌道上的運動狀態(tài)分析 （1）運動分析 根據(jù)受力分析，工件在軌道上

3、的運動有兩種可能性： A、因慣性沿軌道下滑，此時=0，且有 ma1cos+mgsinN （25） a1g(sin-cos)/(sin-cos) （26） 當軌道向右上方運動的加速度a1滿足上式時，工件便會沿軌道下滑。這對振動上供料機構(gòu)是不希望出現(xiàn)的。 B、沿軌道上行，此時根據(jù)電磁鐵吸合與否可得： =0，a1g(sin-cos)/(sin-cos) （27） 0，a2g(sin+cos)/(sin+cos) （28） 電磁振動供料器要實現(xiàn)預定的上供料，軌道向右上方運動的加速度a1和向左下方運動的加速度a2必須滿足上述工件沿軌道上行時的條件式。工件沿軌道上行時的運動狀態(tài)隨多種條件而變。 （2）運動

4、狀態(tài) 圖1-43 工件在料道上的運動狀態(tài) (a)連續(xù)跳躍；(b)斷續(xù)跳躍；(c)連續(xù)滑移；(d)斷續(xù)滑移 注：圖示為料槽的兩極限位置。 A、連續(xù)跳躍 4 * 運動過程： =0、彈簧使料斗復位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點； 0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件由B點跳躍起來 （騰空時間料斗運行至最下方的時間） =0、工件再落至軌道上時已到達C點后又隨軌道上行到D點。 如此往復，工件“隨軌道上行-跳躍-再隨軌道上行” 工件跳躍式前進，跳躍間距為AC段。 * 特點： /工件具有大的供料速度，供料率高； /工件運動平穩(wěn)性差，對定向不利； /適用于形狀簡單、定向要求不高的件料及供料速度較大的場合。

5、 * 運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角較大。 但工件騰空時間過大料斗復位時工件再落至軌道過晚 A點與C點的間距縮小，甚至落回原處而沒有前移。 B、斷續(xù)跳躍 * 運動過程： =0、彈簧使料斗復位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點； 0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件由B點跳躍起來 （騰空時間0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件沿軌道由B點滑移 （滑移時間料斗運行至最下方的時間） =0、工件停下時已滑移至C點后又隨軌道上行。 如此往復，工件“隨軌道上行-滑移-再隨軌道上行” 工件滑移式前進，滑移間距為AC段。 * 特點： /工件具有較大的供料速度和供料率； /工件運動平穩(wěn)，利于定向； /適用于形

6、狀較規(guī)則、有定向要求的件料及供料速度較大的場合。 * 運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角均較跳躍時的小。 D、斷續(xù)滑移 * 運動過程： =0、彈簧使料斗復位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點； 0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件沿軌道由B點滑移 （滑移時間料斗運行至最下方的時間） 工件很快停在軌道上的B點、并隨軌道下行到C點； =0、工件再隨軌道從空間位置C點上行。 如此往復，工件“隨軌道上行-滑移后隨軌道下行-再隨軌道上行” 工件斷續(xù)滑移式前進，滑移間距為AC段。 6 * 特點： /工件供料速度和供料率較??； /工件運動平穩(wěn)，亦利于定向； /適用于有定向要求但供料速度要求不高的場合。

7、* 運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角均小。 綜上：設(shè)計合理、參數(shù)選擇恰當不產(chǎn)生跳躍、平穩(wěn)滑移、供料較快 首選連續(xù)滑移。 3、工件在軌道上滑移和跳躍的條件 （1）滑移條件 由前分析，工件沿軌道上行滑移的條件 a1g(sin-cos)/(sin-cos) a2g(sin+cos)/(sin+cos) 如取=2（常為12），=20（常為1525），=0.41，則 a10.47g a20.41g 所以，只要合理設(shè)計，使軌道向左下方運行的加速度a2滿足一定條件，便可獲得預定的滑移狀態(tài)。 （2）跳躍條件 工件在慣性力作用下產(chǎn)生跳躍，脫離軌道，此時受力式（24）為 ma2sin-mgcos=0 所以產(chǎn)

8、生跳躍的條件為 a2gcossin 同上取=2，=20，=0.41，則有 a10.47g a22.92g 如將料槽受電磁力作用產(chǎn)生的振動視作簡諧振動，其頻率為f、振幅為A，則軌道最大加速度amax為 7 amax=22f2A 所以，當amax=22f2A=a2gcossin，工件就會產(chǎn)生跳躍式前進。 由上分析可知，連續(xù)跳躍所需加速度a2最大，斷續(xù)滑移時a2最小。 圓筒形料斗與直槽形的工作原理、件料運動狀態(tài)完全相同，但振動形式有區(qū)別：直槽形料斗是往復直線式振動，而圓筒形是往復扭轉(zhuǎn)式振動。 振動供料器（振動盤）的設(shè)計 （一）供料率Q * 振動上料器的供料率取決于供料器的給料速度； * 給料速度一般

9、用工件在料道上移動的平均速度Vp來估算，它與料槽的傾角、振動升角、工件物理特性、電磁振動參數(shù)等有關(guān)。 * 料斗結(jié)構(gòu)確定之后，上料器的供料率為 Q=60Vp/l=60fAk/lk-速度損失系數(shù) * 設(shè)計時，上料器生產(chǎn)率比自動機械的生產(chǎn)率大15%20%。 （二）料斗設(shè)計 1、料斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計 料斗的結(jié)構(gòu)多樣，大多采用圓筒形結(jié)構(gòu)，圖1-44。 8 料斗筒體與軌道 一般料斗：筒體與螺旋軌道采用整體結(jié)構(gòu)（車制軌道或整體鑄造）。 大型料斗：常采用拼焊結(jié)構(gòu)形式。 軌道的工作面一般與料斗內(nèi)壁成直角，有時向上傾斜510。 為使工件順利 料斗筒體與筒底（料斗底盤） 一般分別加工，再用螺釘連接（是由于工藝原因）； 筒

10、體與筒底的連接須注意同心度和牢靠； 筒底上部一般做成錐形（錐角160170）。 使工件易向周邊 料斗底盤與銜鐵之間應裝有隔磁板（銅或鋁材），或用隔磁材料做底盤。 為防磁化工 軌道及其出口 軌道最上部的出料口應以切線方向伸出一段距離。 為使工件順利進入 出料口與輸料槽的連接方法有對接法和承接法，且出料口（振動）與輸料槽（靜止）之間應留有間隙（如圖1-45）。 以防出料口 9 料斗的零件材料選用 料斗應盡量做得輕巧系統(tǒng)易起振。 重量輕、易加工、表面光潔，耐磨損、隔磁，成本低。 常用材料有： 不銹鋼表面光潔、耐磨，但加工困難、成本高、比重大； 鋁合金質(zhì)輕、不會磁化，但表面不光； 銅合金加工方便、不會

11、磁化，但比重也較大； 硬塑料或有機玻璃都較輕、表面光潔，但耐磨性較差。 2、振動料斗中工件定向方法 *電磁振動上供料器中的單件在進入加工工位前，要求沿料道自下而上，并自動排列、定向。 *自動定向常采用剔除法根據(jù)工件形狀、重心，在軌道上安置擋塊、缺口、斜面、槽子等，以使不符合定向的工件被矯正或剔除，而符合定向的工件順利通過，從而實現(xiàn)自動排列、定向。 3、料斗的尺寸計算 A、料斗的螺旋升角 *由升程及中徑小決定： 越小工件平均速度就高 /但升程減小料道螺旋圈數(shù)增加料斗尺寸增大。 太大工件上料速度降低，甚至無法向上滑移。 *根據(jù)工件上行滑移的臨界條件(a1a2)可得 tg2tg 或 maxtg-1(

12、2tg) 式中：工件與料道間的摩擦系數(shù)； 振動升角，工件拋射角。 料斗的螺旋升角與工件拋射角及工件與料道間的摩擦系數(shù)有關(guān)（表1-3）。 10 B、料斗的直徑 料斗內(nèi)徑DH常取DH(810)l工 (mm)， （l工為工件最大外形尺寸，DH-l工見表1-4） 料斗外徑DeDe=DH+2e (mm)， （e為筒體壁厚，一般取e=510mm） 料斗平均直徑DpDp=DH-B (mm)， （B為料道寬度，B=b+b，b為工件直徑或?qū)挾龋琤為余量：13mm） C、料斗的螺距t t=Dptg (mm) 又根據(jù)結(jié)構(gòu)要求 t1.5h+ (mm) （h-工件直徑或高度，-料道厚度：48mm） D、料斗的高度H H

13、=nt (mm) （n-螺旋料道的圈數(shù)：1.53.5） 考慮到料斗外觀勻稱，應使 H=（1/41/2）D 。 （三）振動升角（工件拋射角）的確定 振動升角由主振彈簧的安裝角及料道升角確定。 的大小直接影響作用在工件上的慣性力，要選擇合理： 選得太小影響工件移動速度、所需電磁力增加； 11 選得太大工件不易前進或只會上拋。 根據(jù)受力分析可得：tg ，-關(guān)系見表1-5。 （四）支承彈簧的設(shè)計計算 ?支承彈簧的作用：電磁振動供料器的料斗通過其安裝在基座上。 ?圓筒形料斗一般采用三根彈簧支承。 ?支承彈簧的截面有矩形和圓形： 矩形截面的稱為板彈簧寬度和厚度常不一致，其剛度在不同方向上差別較大，故安裝要

14、求較高，支座形式如圖1-46a。 圓形截面的稱為圓彈簧圓柱彈簧桿加工容易，各向剛度一致，故安裝調(diào)整方便,支座形式如圖1-46b。 12 ?支承彈簧的安裝角支承彈簧處于靜止時與垂直面的夾角。 是保證工件獲得拋射角的結(jié)構(gòu)性措施； 是影響工件在料道上的運動狀態(tài)和供料速度的重要幾何參數(shù)； 與和及彈簧固結(jié)點有關(guān)： 13 1）當彈簧固結(jié)點處在料斗中徑圓上的A點，即OA=R，則 彈簧安裝角與直槽形料斗相同，=+； （2）對大型料斗（D500mm），為減少基座尺寸，則 將固結(jié)點設(shè)在半徑r處, tg=R/rtg(+) =arctgR/rtg(+) R料道中徑圓半徑； r彈簧固結(jié)點分布圓半徑。 在確定料道升角、振

15、動升角及R和r之后，就可確定彈簧的安裝角。 ?支承彈簧尺寸計算170 對振動料斗的彈性系統(tǒng)的要求： （1）在輸送較大較重工件時，彈簧剛度應選的低些 保證料斗在共振狀態(tài)下工作，可增大振幅、減少功耗； （2）在輸送小型或較輕工件時，彈簧剛度應選的大些 允許料斗在強迫振動狀態(tài)下工作，以保證送料平穩(wěn)。 板彈簧尺寸計算 板彈簧厚度 h=(42fo2L2My/3Eb)1/3 板彈簧長度 L3.3y2f2E2My/-13b1/3 板彈簧寬度 b（610）h fo自振頻率，(1.05-1.1)f 圓柱彈簧尺寸計算 彈簧桿的直徑 d=2(4fo2L3My/9E)? 彈簧桿的長度 L4.48(f2E3y4My/-

16、14)1/5 （五）電磁鐵的設(shè)計計算 ?電磁鐵由鐵芯、線圈、銜鐵等組成。 ?電磁鐵的頻率和電壓： 小而輕的工件、小型料斗（D100mm），f=100Hz或50Hz、U=220v，也有14 用36v的； 中等尺寸工件、中型料斗（D300mm），f=50Hz、U=220v，也有用36v的； 大型料斗，f=50Hz、U=220v 。 ?電磁鐵安裝方式 不同電磁鐵安裝方式所需電磁鐵吸力不同： 若電磁鐵垂直于支承彈簧安裝所需電磁鐵吸力為F0； 則電磁鐵垂直于基座安裝所需電磁鐵吸力為F0/sin； 而電磁鐵水平安裝所需電磁鐵吸力為F0/cos。 中小型料斗常用電磁鐵垂直于基座安裝方式 結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便，

17、但所需電磁鐵吸力相對較大； 大型料斗常用電磁鐵垂直于支承彈簧安裝方式 減少電磁鐵功率，但電磁鐵數(shù)目一般與支承彈簧數(shù)相同 電磁鐵間的協(xié)調(diào)要求較高。 ?電磁鐵氣隙 15 在電磁鐵工作過程中，銜鐵與鐵芯的氣隙對供料效果影響較大： 太大電磁鐵吸力不足影響正常工作； 太小因各種誤差的存在銜鐵與鐵芯相撞 產(chǎn)生噪聲、破壞振動節(jié)奏影響正常供料。 一般最佳的氣隙為：銜鐵吸合后，尚存余隙min=0.10.3mm。 ?電磁鐵的吸力與功率 選購電磁鐵時一般按其吸力與功率進行。 F0=2AfMy/sin （阻尼系數(shù)；移相角） N=9.8A22f2My10-3 。 N=9.8A22f2My10-3 （阻尼系數(shù)；移相角）

18、?電磁鐵尺寸計算 16 圖1-51 鐵芯尺寸 e=(0.50.7)a 鐵芯截面積 S=ab=23107F/B2 式中：F電磁鐵吸力； B氣隙中磁感應強度，600010000（Gs）。 線圈匝數(shù) Z=4500k1k2U/S 式中：k1整流系數(shù)，不整流時為1，整流時為1.21.3； k2氣隙系數(shù)，=0時k2=1，=0.5時k2=1.31.5； U電壓。 導線直徑 d=0.7I?=0.7(N/U)? 式中：I電流； N電磁鐵功率。 （六）隔振器與基座的設(shè)計 ?按結(jié)構(gòu)設(shè)計要求： 料斗應輕巧易起振，提高振動效果； 基座質(zhì)量要較大使其振幅減小，向基體傳輸?shù)恼駝訙p弱 取其質(zhì)量為料斗的210倍，常采用鑄鐵。

19、?為減少上料器基座的振動對機體的影響 17 在基座和機體間加設(shè)減振彈簧或橡膠柱腳作支承 （應注意根據(jù)共振條件即激振頻率略高于固有頻率選擇和設(shè)計支承彈簧）。 ?基座可設(shè)外罩將電磁鐵、支承彈簧、電阻、接線開關(guān)等罩在其中 防塵、安全、美觀、整齊。 電磁振動上供料器的有關(guān)設(shè)計參數(shù)如表1-7。 振動盤底盤調(diào)整方法 振動盤底盤的調(diào)節(jié)是能否制作一臺優(yōu)質(zhì)振動盤的關(guān)鍵。除了設(shè)計、加工、選材需要嚴格按照規(guī)范進行，調(diào)試也是關(guān)鍵。根據(jù)國內(nèi)外多家知名企業(yè)多年積累的經(jīng)驗，總結(jié)出科學的調(diào)試方法如下： 振動盤制作完成后，打開控制器，調(diào)節(jié)振幅約在滿刻度的35% to 40%，應該能看到部分零件開始運動，如果速度過低，緩慢增大振

20、幅直至達到滿意水平；如果調(diào)到了80%的水平，而沒有達到滿意效果，甚至發(fā)生過強的現(xiàn)象，需要檢查振盤本體是否與其他東西接觸，然后按照以下步驟調(diào)整振盤： 1. 擰開一個簧片緊固螺絲，慢慢地，直至發(fā)生加速或減速現(xiàn)象發(fā)生，如發(fā)生加速，說明彈性過強，相對的一組簧片中，必須拆下最薄的簧片，更換簧片應該參照規(guī)范進行。 2. 如果出現(xiàn)彈性過弱的情況，應該補裝簧片。非常重要：為保持平穩(wěn)送料，相對的簧片組，簧片數(shù)量應該相等。 3. 本體應當處于欠調(diào)諧，但其程度必須是有限的。 4. 簧片會隨著時間推移而逐漸硬化，而導致過調(diào)諧，如1所述檢查振動狀況。 18 5. 如果增加簧片后，仍然感覺欠調(diào)諧，可能有簧片斷裂，通常發(fā)生

21、于簧片下半部和簧片支架的頂部，某些情況下，簧片的斷裂不容易看出來，可以取下簧片，與硬物碰撞，看是否斷裂。 6. 如要查找斷裂的簧片，應先檢查最薄的簧片。 7. 確認螺絲有足夠長度將簧片擰緊到底座上。 8. 另一個影響調(diào)諧的因素是螺絲的延展性，一般使用5級螺栓，可以保證持久的硬度。 9. 振體的以下部位如出現(xiàn)焊點開裂也會影響振動頻率 A、 頂盤的安裝B、 螺旋C、 返回盤的底部 D、 吊帶、側(cè)壁、回料區(qū)（一般地，這些部位會產(chǎn)生額外噪聲，能夠輕易感受到） 10. 另一個經(jīng)常發(fā)生但不易發(fā)現(xiàn)的情況是：橡膠底腳未擰緊并拐開，導致與安裝臺面發(fā)生硬接觸，從而使諧振漂移，必須重新擰緊底腳。 11. 特別注意的

22、是頂盤與振體的連接必須牢固，當重新安裝或搬移頂盤時，使用鐵管作助力扳手。（使用力矩扳手，效果更好） 12. 另外，不要向外拉頂盤，哪怕是輕輕的，從緊固螺栓拉向已裝好的送料軌道，可以另外使用千斤頂。如果頂盤不水平，會導致零件掉落、零件從料道上滑走而不進入定位料座，并導致卡料、掉向、降低送料率，送料器必須保持水平，方能保證送料平穩(wěn)。 13. 千萬不要忽視簧片間墊片的作用，往往在更換簧片時容易發(fā)生遺漏。這些墊片的作用等同于簧片，如果遺漏就難以準確調(diào)整好振盤。 14. 如果振盤安裝到機器上，沒有把橡膠腳固定好，也會影響送料效果。 15. 如果振動盤附加了滑道或者直線軌道，依靠振盤的驅(qū)動力送料，可能會產(chǎn)

23、生副作用。解決的辦法是使用獨立的直線驅(qū)動單元。 16. 如果振盤多處出現(xiàn)死點，通常需要檢查這些死點的對角處。一般地，需要重新調(diào)整配重，線圈氣隙也要重調(diào)，也可能有焊點開裂，簧片斷裂，簧片緊固螺栓松動等現(xiàn)象。 振動盤及驅(qū)動器的故障原因及其處理 振動盤不工作的可能原因 1、電源電壓不足 2、振動盤與控制器間的連線斷裂 3、控制器保險絲燒斷 4、線圈燒斷 5、線圈與骨架間隙過小或過大 6、有零件卡在線圈與骨架間 7、振動盤抵住硬物，頂盤或底盤碰到其他設(shè)備 振動盤振動乏力或過慢，零星地或不規(guī)則地送料，可能是由于： 1. 彈簧斷裂 19 2. 底板過薄 3. 安裝臺面有缺陷，缺少硬度。如果懸吊于設(shè)備臺面，會造成振動過弱，臺面厚度應該至少達到1-1/2，這樣才不會吸振，圓柱式撐腳必須配備三角支撐片。 4. 臺面不水平 5. 盤內(nèi)有雜物 6.