19386

Дослідження роботи орієнтуючого пристрою у вигляді V-подібного вирізу до вібраційних бункерних живильників

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 14 Дослідження роботи орієнтуючого пристрою у вигляді Vподібного вирізу до вібраційних бункерних живильників. Мета роботи: Вивчити принцип роботи орієнтуючого пристрою ознайомитись з методикою аналітичного дослідження роботи пристрою од

Украинкский

2013-07-12

557.5 KB

2 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 14

Дослідження роботи орієнтуючого пристрою у вигляді V-подібного  вирізу до вібраційних бункерних живильників.

Мета роботи: Вивчити принцип роботи орієнтуючого пристрою, ознайомитись з методикою аналітичного дослідження роботи пристрою, одержати кількісні залежності,  які характеризують роботу пристрою за допомогою використання обчислювальної техніки, експериментально дослідити роботу орієнтуючого пристрою.

ВСТУП

У загальному комплексі проблем автоматизації виробничих процесів важливе місце займає завдання автоматизації завантаження різних робочих штучними виробами.

Практика використання різних завантажувальних пристроїв показала, що найбільш ефективними, простими і надійними засобами живлення є  вібраційні бункерні живильники, які мають спеціальні механізми для автоматичного орієнтування деталей як в бункері, так і поза ним.

В автоматичних системах живлення вібраційні бункерні живильники виконують функції захоплення деталей з навалу, орієнтування і подача їх в робочу зону робочої машини.

Деталі, що подаються, переміщаються по гвинтовому лотку до вихідного лотка, розташованого у верхній частині чаші бункера за рахунок явища вібропереміщення. При допомозі  встановлення орієнтуючого пристрою у верхній частині чаші на вихідний лоток поступають лише ті деталі, які орієнтовані в потрібному напрямку.

У даній роботі досліджується робота  V-подібного вирізу (пристрій пасивного орієнтування), який використовується для орієнтації деталей типу ступінчатих роликів і дисків, конічних ковпачків, роликів і кілець.  Виріз розташовують у верхній частині гвинтового лотка.  Якщо виріз спроектовано правильно, то деталі, які переміщаються по лотку в положенні більшою основою донизу, будуть вільно проходити до вихідного лотка бункерного живильника, а деталі, розташовані на лотку навпаки, будуть скинуті орієнтуючим пристроєм.

Висота деталі не впливає на роботу пристрою, тому при дослідженні розглядають параметри деталі, які впливають на процес орієнтації, а саме: радіус нижньої основи  r  і радіус верхньої основи  R.  Для опису симетричного орієнтуючого вирізу теж необхідно розглянути два параметри: кут , рівний половині кута при вершині вирізу, і відстань b від вершини вирізу до внутрішньої стінки бункера  (мал.1).

Мал.1.

При вібрації бункерного живильника деталь переміщається по лотку чаші скачкоподібно (відривний режим роботи).  В кожному циклі руху деталі можна визначити відрізок часу, на протязі якого деталь переміщується, не торкаючись поверхні лотка (позначимо цей шлях через І). У цьому випадку, з певним ступенем наближення, рух деталі можна представити як серію однакових скачків довжиною І.

Задача, яка  виникає при проектуванні  V-подібного вирізу, полягає в такому виборі значень параметрів  і b, які при даному типі деталі (задані значення R і r) і певній швидкості переміщення (задане значення І) могли б забезпечити відкидання всіх деталей, орієнтованих більшою основою вверх, при умові, що максимальна кількість правильно орієнтованих деталей (більшою основою донизу) буде надходити у вихідний лоток бункера.

1. АНАЛІТИЧНЕ  ДОСЛІДЖЕННЯ   ОРІЄНТУЮЧОГО  ПРИСТРОЮ   

Розглянемо дві граничні умови розташування деталі, орієнтованих меншою основою вниз (мал.1) .  У першій позиції центр ваги деталі розміщений в точці P на краю  вирізу.  Таким чином, якщо деталь займе будь-яке положення правіше від точки P, вона буде скинута.  У другій граничній  позиції центр ваги деталі розміщений в точці Q, при цьому край деталі опирається на край вирізу в точці  D.  Значить, якщо деталь займе на лотку положення, при якому її центр ваги попаде між точками  P і Q, вона буде скинута.

Аналогічні граничні позиції мають місце при розгляданні умов скиду деталей у випадку, коли їх центр ваги розміщений в правій частині вирізу (відносно осі симетрії).  

Мал.2.

Враховуючи прийняте вище припущення про переміщення деталі неперервними скачками    (мал.2,а)  довжиною І, визначимо ймовірність її скиду з лотка з вирізом, тобто попадання її центру ваги в лівому “зазорі“, визначеним відстанню PQ.

Найрізноманітніші (рівноможливі, єдино можливі і несумісні положення (випадки)), які може займати центр ваги деталі  в момент торкання до лотка після скачків утворюються, як зображено на  мал.2,б, відрізок довжиною І.

Попадання центру ваги після скачка в “зазорі“   сприяє настанню події – скиду з лотка деталі, розташованої меншою основою вниз. Вказані різні можливі положення центра ваги утворюють відрізок довжиною  j=  (мал.2,б).

Тоді ймовірність настання очікуваної події – скиду деталі в лівому  “зазорі” визначається відношенням R=j.

Для деталей, які долають “зазор” між точками  P  і Q, теж існує ймовірність попадання її центра ваги простір, розташований справа від осі симетрії вирізу. В цьому випадку ймовірність скиду в другому зазорі при умові, що деталь не випадає в першому зазорі рівна       

R=(1-R)j/І.

1.1. ВИЗНАЧЕННЯ  ПОВНОЇ  ЙМОВІРНОСТІ  СКИДУ  ДЕТАЛІ.

Із вище викладеного випливає, що при проходженні над Vподібним  вирізом деталь подолає два зазори: лівий (перший) і правий (другий).  Визначимо повну ймовірність скиду деталей з лотка за рахунок наявності V-подібного вирізу.

Ймовірність того, що деталь пройде І-ий  “зазор”  визначається виразом

R=1-j/І.

Ймовірність того, що деталь пройде  ІІ-ий “зазор” визначається співвідношенням

R=1-j/І.

Ймовірність того, що деталь пройде і перший, і другий “зазор” становить

Rоб=R*R=(1-j/І)*(1-j/І)=1-2*(j/І)+(j/І)

Тоді ймовірність того, що деталь впаде хоча б в одному із “зазорів”, тобто повна ймовірність відводу деталі з лотка, визначається з виразу

R=1-R= 1-1+2*(j/І)-(j/І)                     (14.1)

або                                       R=2*(j/І)-(j/І)

1.2.ВИЗНАЧЕННЯ ЗОНИ СКИДУ ДЕТАЛЕЙ.

Для визначення зони скиду деталі, тобто відстані  PQ, розглянемо малюнок  1.

Із прямокутного трикутника QDE маємо

.

Тоді з прямокутного трикутника PKF  одержимо

або                                   =*tg ,  

тоді

                           

Для вирізу з більшим кутом при вершині  рівняння (14.2), використовується для визначення відстані між точками P і Q, застосовується не завжди.  Так, якщо менша основа деталі опирається в точці D на правий край вирізу, то точка C, діаметрально протилежна точці D, може розташовуватись справа від лівого краю вирізу – в цьому випадку деталь буде скинута.

Повинна бути знайдена і альтернативне граничне положення, зображене на мал.2.  Як видно з малюнка, положення точки P  не змінилося, тоді як положення точки Q визначається з умови, що діаметр CD деталі опирається точно на край вирізу.  Тоді величина відстані між точками P  і  Q визначається з виразу:

,                                                 (14.3)

де

                           (14.4)

і теж

                          (14.5)

Виключаючи з рівнянь (4) і (5), одержимо

                                    (14.6)

Підставляючи цей вираз в формулу (14.З), одержимо формулу для визначення  j-величини відстані між точками Р і Q для виразу з великим кутом  при вершині

 (14.7)

Значення b,  при якому необхідно використовувати рівняння (14.7) тобто в випадку, коли рівняння (14.2 ) перестає бути дійсним, може бути знайдено, якщо покласти, що діаметр СD на мал.2 складам з правим краєм вирізу прямий кут. В цьому випадку стає рівним , і виключення з рівнянь (14.4 ) і (14.5) зводить до наступної рівності:               

                                           (14.8)

Із рівнянь (14.2) або (14.7) отримаємо

                                       (14.9)

Можна довести, що для значень кута 45 рівняння (14.7) залишається вірним завжди.

Отримані вище вирази можна записати в безрозмірній формі. Позначимо:  , де r- менший діаметр деталі, R- більший діаметр деталі;

, де b- відстань від вершини кута вирізу до стінки чаші;

, де I- величина мікропольоту деталі;

, де j- відстань .

Тоді формула для визначення ймовірності скиду деталі приймає вигляд:

          ,                                      (14.10)

де обчислюється за формулою

                     (14.11)

для величини кута при вершині      45 і ;

якщо величина кута при вершині   <45, а  для визначення  необхідно користуватись рівнянням

.                                        (14.12)

Для виявлення характерних значень параметру  коротко розглянемо роботу пристрою, опираючись на якісний графік, показаний на мал.3.

Мал.3.

Встановимо таке значення  на лотку, що значення  попадає в область а), тобто при вмиканні віброживильника над вирізом проходять всі деталі – як з більшим, так і з меншим діаметром вниз. Поступово зменшуючи  , можна знайти таке його значення (точка А), при якому частина деталей з малим діаметром внизу починає скидатись.

Подальше зменшення  приводить до поступового збільшення ймовірності скиду деталей, орієнтованих малим діаметром вниз, поки ця ймовірність не буде  (точка В). Із цього моменту забезпечується 100 скидування неправильно орієнтованих деталей. Ця закономірність зберігається і при подальшому зменшенні , але з деякого значення  (точка С)  вже починає скидуватись частина деталей, розміщених більшим діаметром вниз.  Зменшення  приводить до збільшення ймовірності скидання таких деталей, і при деякому значенні    стає рівним одиниці (точка D).

Очевидно, що деталі, які йдуть малим діаметром вниз, теж скидаються.

Тепер введемо позначення :

- найбільше значення , при якому скидаються всі невірно               орієнтовані деталі;

- найменше значення , при якому забезпечується прохід всіх деталей, які мають вірну орієнтацію.

Тоді різниця   визначає робочий діапазон установки V-подібного вирізу, який залежить від швидкості вібротранспортування, розмірів деталі і пристрою.  Правильний вибір швидкості і параметрів вирізу забезпечує одержання максимального значення.

Вираз для обчислення  виводиться наступним чином :

  •  приймається ймовірність рівна одиниці, тобто ;
  •  це значення  підставляють в (14.10) і в результаті рішення цього рівняння отримуєм  ;
  •  це значення  підставляють в рівняння (14.11), яке і розв’язується відносно ; отриманий вираз для   відповідає  для випадку 45; при підстановці цього ж значення в рівняння (14.12), його розв’язок дає величину  для випадку <45.

Вираз для обчислення  виводиться наступним чином :

  •  приймається ймовірність рівною нулю ();
  •  це значення   підставляють в (14.10) і в результаті розв’язку цього рівняння отримуємо ;
  •  в рівняння (14.11) підставляють  і  ; розвязок рівняння відносно  дає вираз для визначення  для випадку 45; при підстановці цих же значень в рівняння (14.12) розвзок дає вираз для визначення   для випадку <45.

Таким чином, після виконання вказаних перетворень, маємо для  

 (14.13)

    (14.14)

Для величини кута <45 при вершині вирізу

  (14.15)

   (14.16)

при умові, що .  У випадку, якщо  необхідно користуватися для визначення  рівнянням (14.13), визначаючи  з рівняння (14.16).

Ці теоретичні положення розроблені для ідеального випадку, коли деталь переміщується вздовж направляючої скачкоподібно.  Але, в дійсності, крім скачків, існує ковзання.  Можна показати, що хоча врахування ковзання деталі і привело б до зміни виду рівняння для ймовірності скидання деталі, значення  і  залишилися б незмінними.

1.3. ВИЗНАЧЕННЯ ВЕЛИЧИНИ МІКРОПОЛЬОТУ.

Розглянемо графік швидкості руху виробу по лотку, нахиленому до горизонту під кутом , який здійснює гармонійні коливання (мал.4).

Мал.4.

Швидкість руху лотка визначається залежністю:

                                          (14.17)

і зображена на графіку синусоїдою,

де - амплітуда коливань, виміряна вздовж лотка;

     - кутова частота;

     - кут фази.

Процес руху виробу в найбільш поширеному ефективному режимі вібротранспортування складається з трьох етапів : розгону – Р, польоту – П і гальмування – Т  .

На етапі розгону Р рух виробу визначається залежністю

,                          (14.18)

де g - прискорення земного тяжіння;

    f -  коефіцієнт тертя;

    - амплітуда коливань в нормальному до лотка напрямку.

На етапі польоту швидкість руху виробу по осі, напрямленій вздовж  лотка, визначається виразом:

   (14.19)

На етапі гальмування Т швидкість виробу визначається залежністю (14.18), із знаком “мінус”.

Відрив виробу від лотка на початку етапу польоту настає при фазному куті 0.

,                     (14.20)

де  - безрозмірний параметр режиму.

.     (14.21)

Після закінчення мікропольоту виріб зустрічається з лотком при фазному куті В.

         (14.22)

У залежності від параметру режиму , значень , f  і кута кидання на лотку, середня швидкість виробу   наближається до максимальної швидкості лотка , залишаючись завжди меншою.

,                              (14.23)

де - коефіцієнт швидкості;

     - частота коливань в Гц.

Шлях, який проходить виріб за один цикл коливань,  виразом

.                                  (14.24)

З достатньою для практичних цілей точністю можна прийняти, що довжина шляху, який здійснює виріб під час мікропольоту, пропорційна відносній тривалості польоту  

      (14.25)

Тоді величина мікропольоту  визначається залежністю

.        (14.26)

Таким чином, величину мікропольоту можна визначити розрахунковим шляхом, обчисливши величину , . Але при цьому треба знати величину коефіцієнта тертя виробу і лотка, що входить в рівняння руху (14.18) і визначається експериментально на спеціальній установці.

Більш просто експериментально можна визначити середню швидкість руху виробу, вимірявши при допомозі секундоміра час руху виробу по гвинтовому лотку певної довжини.

      

З виразу (14.26) з врахуванням (14.23) одержимо :

.                                                 (14.27)

 

1.3.1.ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОСНОЇ ТРИВАЛОСТІ МІКРОПОЛЬОТУ.

Величина  для різних параметрів  визначається з виразу (14.25) шляхом обчислення фазних кутів   і    по рівняннях (14.20) і (14.22).  Причому, величина   знаходиться в результаті рішення трансцендентного рівняння (14.22) при допомозі  ЕОМ.

Величина кроку вимірювання  приймається рівною 0,05.

Результати обчислення  приведено в таблиці 1.

                                                                                          Таблиця 1.

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

3.14

2.555

2.36

2.45

2.16

2.09

3.14

4.96

5.62

6.08

6.45

6.75

0

0.38

0.52

0.58

0.68

0.74

1.3.2. ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИЗНАЧЕННЯ ВЕЛИЧИНИ МІКРОПОЛЬОТУ.

а) встановити відповідну заданому параметру  амплітуду коливань лотка  

                                       

б) визначити середню швидкість руху виробу;

в) визначити величину ;

г) за формулою (14.27) визначити величину мікропольоту І;

В таблиці 2 наведено значення , підраховані при наступних параметрах віброживильника:

- кут підйому гвинтового лотка чаші;

- кут скидання;

-середній радіус лотка;

- частота збурень.

                                                                                      Таблиця 2.

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

А  (мм)

0.33

0.4

0.466

0.53

0.6

0.665

2А (мм)

0.66

0.8

0.93

1.06

1.2

1.33

Мал.5. Схема експериментальної установки.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РООТИ

  1.  Вивчити теоретичні основи роботи орієнтуючого пристрою.
  2.  Для заданих викладачем значень параметру  визначити величину мікропольоту І.
  3.  Ознайомитись з обладнанням експериментальної установки.
  4.  Підключити віброзбуджувач живильника через автотрансформатор в мережу 220В.
  5.  Встановити пластинку з кутом вирізу .
  6.  Шляхом встановлення мірних плат між зовнішньою стінкою чаші і упором пластини сумістити вершину  вирізу з внутрішньою стінкою чаші і зафіксувати набраний плитками розмір .
  7.  Вибрати з таблиці 2 подвоєне значення амплітуди 2А, яке відповідає заданому значенню .
  8.  Змінюючи ручкою автотрансформатора величину напруги, яка подається в обмотку збудження, встановити величину розмаху коливань чаші живильника 2А; виміряти напругу U, зафіксувавши по показах вольтметра автотрансформатора.
  9.   Завантажити чашу віброживильника заготовками.
  10.   Визначити  величини  (а саме  і  ).
  11.   Пункти 6,7,11 повторюються для орієнтувальних пристроїв з кутами .
  12.    Пункти 6-12 повторити для іншого значення .
  13.   По формулах 14.12 (або 14.11) і 14.10 провести розрахунок параметра  і дійсного значення ймовірності  .
  14.    Результати експерименту звести в таблицю.
  15.    По отриманих дослідних даних побудувати графіки.
  16.    Провести аналіз отриманих графіків.

             

ЗМІСТ  ЗВІТУ.

  1.  Мета роботи.
  2.  Розрахункові формули.
  3.  Схеми експериментальної установки і деталі.
  4.  Таблиця результатів вимірювань.
  5.  Розрахунок дійсних параметрів по формулах (14.10), (14.12) або (14.11).
  6.  Графіки .
  7.  Висновки про вплив параметрів  на робочий діапазон  від .

                      

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ.

  1.  Мета роботи і порядок її виконання.
  2.  Як визначається повна ймовірність скиду деталі?
  3.  Як визначається зона скиду деталі?
  4.  Як визначається величина мікропольоту деталі?
  5.  Як визначаються величини фазних кутів відриву деталі від лотка і зустрічі деталі з лотком?
  6.  Яка методика проведення експерименту?

                                  

ЛІТЕРАТУРА

  1.  Бутройд Г., Мерч Л. Ориентирующее приспособление для вибрационного бункерного питателя. Ж-л “Конструирование и технология машиностроения “, Мир, № 3,1970.
  2.  Повидайло В.А. Расчет и конструирование вибрационных питателей. – М.:Машгиз, 1962.
  3.  Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика.- М.:Высшая школа, 1972.

 

ДОДАТОК  

до супутньої програми  (аналіз розрахунку)

Визначаємо ймовірність, що деталь випаде в одному  з двох лотків, така:

де j – зона вирізу, при попаданні в яку, центр ваги деталі з неправильною орієнтацією відбувається випадання, а І – довжина польоту, за один цикл

Визначаємо усі показники в безвимірній формі

, де r – менший діаметр деталі;

, де b відстань від вершини кута вирізу до стінки чаші.

R – більший діаметр деталі.

Тоді

J0 = tg[1 – b0] - 

при   45 і b0 < (1 – r0cosctg)

j0 = 2(1 – b0)tg -

при  < 45 і b0 > (1 – r0cosctg)

Тепер визначимо величину польоту деталі:

  1.  Експериментально

І=

де  – частота кливань, Гц;

   UU – середня швидкість вибору (експериментально);

    П – тривалість польоту (експериментально).

  1.  Вирахувавши

І = 2АПkcП

АП – амплітуда коливань виміряна вздовж лотка

Rc коефіцієнт швидкості

П – тривалість польоту

А, k,   – вирахувати самостійно і підставити.

Тепер вирахуємо

bU найбільше значення b0, при якому скидаються всі невірно орієнтовані деталі.

bw найменше значення b0, при якому забезпечується прохід всіх деталей, які мають вірну орієнацію

для    45

bU = 1 – cos2(I0 ctg + )

bw = 1 – cos

для < 45 

bU = 1 – 0.5I0 ctg -0.5r0 cosec

bW = 1 – 0.5 cosec


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13897. Дело – за юношей, совесть – за взрослым, молитва – за стариком 16.05 KB
  Дело за юношей совесть за взрослым молитва –за стариком. Л. Питер. На каждом этапе социализации человек осуществляет определённый вид деятельности и выполняет определённые социальные роли. Социализация – начавшийся в младенчестве и заканчивающийся в глу...
13898. Весь мир – театр. В нем женщины, мужчины – все актеры. У них есть выходы. И каждый не одну играет роль 19.44 KB
  Весь мир – театр. В нем женщины мужчины – все актеры. У них есть выходы. И каждый не одну играет роль. У. Шекспир Динамика современной жизни во многом заставляет личность приспосабливаться и трансформироваться меняя свою социальную роль. Говоря о социальной струк...
13899. Будь поучтивее с людьми, которых встречаешь, взбираясь наверх, - ты ещё встретишься с ними, когда будешь спускаться 15.52 KB
  Будь поучтивее с людьми которых встречаешь взбираясь наверх ты ещё встретишься с ними когда будешь спускаться У. Мизнер. Человеческая жизнь непредсказуема в ней бывают не только взлёты но и падения. На протяжении всей жизни человек приспосабливается к о
13900. Богатым человека делает его сердце 14.62 KB
  Богатым человека делает его сердце Л. Толстой. Нельзя судить о богатстве человека по толщине его кошелька. Только наличие высоких моральных качеств позволяет считать человека истинно богатым. Нравственность это степень усвоения личностью моральных ценностей
13901. Банки охотно дают деньги тем, кто может доказать, что в них не нуждается 25.5 KB
  Банки охотно дают деньги тем кто может доказать что в них не нуждается. Банк предоставляет свои услуги тем у кого есть средства и источники доходов. Банковская система – совокупность национальных банков и других кредитных учреждений действующих в рамках единого ф
13902. Аномия: определение, причины, характеристики 118.5 KB
  КУРСОВАЯ РАБОТА Аномия: определение причины характеристики Оглавление: Введение Понятие аномии ее характеристики и сущность теории аномии Основные теории аномии: Теория аномии Э. Дюркгейма Теория аномии Р. Мертона Аномия в современно...
13903. Республика Шкид. Глупость под лупой 30.5 KB
  Эссе Республика Шкид. Глупость под лупой Один день содержит 24 часа или 1440 минут. Сколько необходимо человеку для того чтобы совершить глупость И главное почему человек ее делает как так получается А что происходит после ее совершения Под ненаучным термином г
13904. Психологический роман русского классика Ф.М. Достоевского Преступление и наказание 40 KB
  За основу своего эссе я взял психологический роман русского классика Ф.М. Достоевского Преступление и наказание а именно анализ поведения и характера главного героя Родиона Раскольникова. В романе описывается история бывшего студента СанктПетербурга ко
13905. ОЛЕКСАНДР ДОВЖЕНКО: ТРАГІЧНЕ ЖИТТЯ Й ТИТАНІЧНА ПРАЦЯ 99.5 KB
  ОЛЕКСАНДР ДОВЖЕНКО: ТРАГІЧНЕ ЖИТТЯ Й ТИТАНІЧНА ПРАЦЯ УРОК УКРАЇНСЬКОЇ ЛІТЕРАТУРИ 11 КЛАС Мета: ознайомити учнів з біографією письменника і його внеском у розвиток української кінематографії; дати уявлення про кіноповість як різновид твору призначеного для постанов