Проектирование и расчет автоматического загрузочного устройства

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ
АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАГРУЗОЧНОГО
УСТРОЙСТВА
8 вариант
Производительность станка – автомата: Qa = 100 шт./мин
Материал детали: алюминий
Частота колебаний лотка: fЛ = 100 Гц
Периодичность загрузки бункера: Т = 20 мин
Сначала проведем оценку подготовленности детали к автоматической
загрузке:
1 Ступень
2 Ступень
3 Ступень
4 Ступень
5 Ступень
6 Ступень
7 Ступень
Асимметрия внутренней
конфигурации – металл.
Несцепляемые
Пластинчатый тонкий
неферромагнитн.
Не уч. свойства формы прямые
Две плоскости симметрии
Центральное отверстие
отсутствует – гладкие
Дополнительные признаки
отсутствуют
Итого:
4000000
000000
30000
1000
500
10
0
4031410
Сумма баллов: 13
Категория сложности: Вторая
Автоматизация средней сложности, изменение конструкции детали не
требуется.
Обеспечение автоматической ориентации детали. Специальных устройств
для систематизации потока деталей не требуется так как предполагаемые
конструкции ориентаторов одновременно будут выполнять и эту функцию.
Для обеспечения ориентации детали в пространстве определим все
возможные различные устойчивые положения детали на лотке и выберем
одно – требуемое. Возможные устойчивые различимые положения детали на
лотке приведены на рисунке:
Выбираем следующую схему ориентации: В ВБЗУ обеспечиваются два
устойчивых положения – Г и Д. Во вторичном ориентирующем устройстве
для всего потока обеспечивается положение Д.
Для устранения положений А, Б и В ширину лотка (с учетом буртика)
предусматриваем 10 мм, а для избавления от наложенных друг на друга
деталей сделаем высоту буртика 3 мм:
Окончательно деталь ориентируется во вторичном устройстве, схема
которого приведена на рисунке:
МЗУ рассчитывается на производительность и на надежность (отсутствие
заклинивания).
Расчет на производительность.
Требуемая производительность МЗУ определяется производительностью
обслуживаемого им станка:
QАЗУ = KП  Qa = 1,2  100 = 120 шт/мин,
где QАЗУ – требуемая производительность АЗУ; KП – коэффициент
переполнения, примем KП = 1,2; Qа – производительность станка – автомата,
Qа = 100 шт./ч.
Определим фактическую производительность МЗУ. Расчетная схема
приведена на рис. 14 Производительность МЗУ зависит от времени цикла, то
есть времени между выдачей двух деталей:
где Tц – время цикла МЗУ.
Время цикла:
где Т1 – время на заполнение питателя очередной заготовкой; Т2 – время на
перемещение питателя в позицию разгрузки; Т3 – время на разгрузку питателя;
Т4 – время на возвращение питателя в исходное положение.
Составляющие времени Т2, Т4 определяются средней скоростью питателя
(рекомендуется не более 0,3...0,5 м/с) и путем, проходимым питателем
(примем конструктивно L = 100 мм).
Т2 = Т4 = L / 0,4 = 0,1 / 0,4 = 0,25 c.
Составляющая Т3 зависит от способа разгрузки питателя, примем Т3=Т1.
Составляющую Т1 для случая вертикального перемещения детали определяют
по формуле:
𝑇1 = 𝐾√
2𝐻
2 ∗ 0,02
= 1,5√
= 0,1𝑐
𝑔
9,81
Тогда:
Ф
𝑄МЗУ
=
1
1 ∗ 60
=
= 85,7 шт./мин.
𝑇ц 0,25 + 0,1 + 0,25 + 0,1
Фактическая производительность МЗУ получилась почти в 1,5 раза меньше
требуемой (120 шт./мин).
Принимаем в общем составе АЗУ два МЗУ и соответственно разделение
общего потока деталей на два независимых потока.
Расчет на отсутствие заклинивания.
Вероятность заклинивания детали заданной формы при ее вертикальном
положении в МЗУ достаточна мала. Однако проведем расчет для определения
размеров внутреннего сечения трубы МЗУ.
Чтобы заклинивания детали не происходило ширина лотка В должна
находится в следующем интервале:
Тогда:
8+1<𝐵 <
√122 + 82
√1 + 0,3
9 < B < 12,6
Примем B = 10мм
Таким образом, в состав АЗУ будут входить ВБЗУ, вторичное ориентирующие
устройство, делитель потока, два МЗУ.
Расчет режима работы ВБЗУ
Средняя производительность ВБЗУ
𝑄ср =
𝑄АЗУ
120
=
= 160 шт./мин.
1 − 𝑘𝐻 1 − 0,25
Средняя скорость движения изделия по лотку (мм/с)
𝑣ср =
𝑄ср ∗ 𝑙И 160 ∗ 20
=
= 53,33м/𝑐
60 ∗ 𝑘3
60 ∗ 1
Для тонких симметричных пластин (b< lИ >>δ) и длинных цилиндрических
деталей lИ >10d, коэффициент Р(l0) ≈ 1.
Коэффициент плотности потока изделий рассчитывается как
C П  l И /(l И  S ) ,
Cп = 1, тк примем S = 0
Тогда коэффициент запаса равен:
k З  Р( l 0 )  C П ,
𝑘3 = 1 ∗ 1 = 1
Расчет конструктивных размеров чаши
Примем цилиндрическую форму чаши, наружный диаметр определим по
формуле:
D  DВ  2   ,
Внутренний диаметр определим по формуле:
𝑉д ∗ 𝑄ср ∗ 𝑇 ∗ 𝑛 ∗ 𝑧
274 ∗ 160 ∗ 20 ∗ 1 ∗ 1
𝐷𝐵 = 3√
=3∗√
= 250мм
𝜋 ∗ 𝐻𝑝
3,14 ∗ 40
Высота заполнения чаши изделиями:
𝐻𝑝 = 2,5 ∗ (𝑡 + 𝛿) = 2,5 ∗ (14 + 2) = 40мм
Шаг t спирали вибродорожки определяют из условия:
𝑡 = 𝑘𝑑 + 𝛿 = 1,5 ∗ 8 + 2 = 14мм,
где d – ширина изделия; k=1,5
Тогда наружный диаметр:
D = 𝐷𝐵 + 2∆= 250 + 2 ∗ 2 = 254мм.
Округляем до ближайшего стандартного диаметра в большую сторону D =
320мм.
Полная высота чаши определяется как
𝐻 = 𝐻𝑝 + (1,0/1,5) ∗ 𝑡 = 40 + (1,0/1,5) ∗ 14 = 49,3мм
Угол подъема спирали лотка:
𝛽 = 𝑎𝑟𝑐t𝑔 (
𝑡
14
) = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 (
) = 1,02°
𝜋𝐷𝐵
3,14 ∗ 250
Ширина вибродорожки:
𝐵 = 𝑎 + 𝑏 − 0,5 √𝐷𝐵2 − 𝑙И2 +
𝐷𝐵⁄
250⁄ = 9,4мм
2
2
√
2 = 1 + 8 − 0,5 250 − 20 +
2
Ширина лотка с буртиком:
𝐵О = 𝐵 + 3 = 9,4 + 3 = 12,4мм
Принимаем толщину дна чаши Hд = 2мм
Угол конуса чаши выбираем в диапазоне
.
Расчет параметров движения изделия и колебательной системы
Угол наклона подвесок α:
𝑡𝑔𝛼 =
206
206
=
= 0,64
𝑓л ∗ 𝑉𝑐𝑝 100 ∗ 3,2
𝛼 = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔(0,64) = 32,62°
Определяем амплитуду колебания лотка ХН (в
обеспечивается скорость VТР, по формуле:
𝑋𝐻 =
см),
при
которой
3,32𝑔
3,32 ∗ 9,81
=
= 0,0001см
𝜔 2 𝑡𝑔𝛼 6282 ∗ 0,64
Круговая частота колебаний:
𝜔 = 2𝜋𝑓л = 2 ∗ 3,14 ∗ 100 = 628 1/𝑐
Выбираем плоские пружины, определим их толщину:
𝑙 3 𝐺𝜑 2
15 3 15 ∗ 1102
√
√
a=
=
= 0,791см
372 𝑛𝑖𝑏
372 4 ∗ 3 ∗ 2
Собственная частота колебаний системы:
𝜑 = 1,1 ∗ 𝑓л = 1,1 ∗ 100 = 110 1/𝑐
Напряжение изгиба при максимальном прогибе:
1,5 ∗ 𝐸 ∗ 𝑎 ∗ 𝛿 1,5 ∗ 2,1 ∗ 106 ∗ 0,791 ∗ 0,0002
𝜎ИЗ =
=
= 2,21 кг/см2
2
2
𝑙
15
Размах колебаний лотка:
𝛿=
2 ∗ 𝑋Н
2 ∗ 0,0001
=
= 0,0002
𝑐𝑜𝑠𝛼
cos(32,62°)
Усилие электромагнита:
𝛿 ⋅ Е ⋅ 𝑏 ⋅ 𝑎3 ⋅ 𝑖 0,0002 ⋅ 2,1 ⋅ 106 ⋅ 2 ⋅ 0,7913 ⋅ 3
𝑃=
=
= 0,032 кгс
2 ⋅ 𝑙3 ⋅ 𝜇
2 ⋅ 153 ⋅ 5,76
Динамический коэффициент:
𝜇=
1
1−(𝑓Л /𝜙)2
=
1
= 5,76.
100
1−(
⁄110)2
На основании вышеприведенных расчетов и обобщенной схемы АЗУ
принимаем следующий схемный вариант проектируемого автоматического
загрузочного устройства. В ВБЗУ осуществляется предварительная
пространственная ориентация деталей выдача их с производительностью Q =
120 шт/мин. В ВОУ осуществляется окончательная пространственная
ориентация деталей. Затем поток деталей разделяется делителем потока на два
потока, каждый из которых направляется в МЗУ-дублеры. Эти МЗУ
расположены с противоположных сторон относительно станка-автомата и
обеспечивают его правильно ориентированными деталями с заданной
производительностью. Схема управления следит с помощью датчиков
переполнения (Д1 – Д4) за загрузкой МЗУ и направляющих лотков и, при
необходимости, временно отключает ВБЗУ. Общая схема АЗУ представлена
на рисунке: