振动盘设计手册

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对应工位。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，并逐步被加速。**Ｉ>0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=μN（2—1）ma1sinβ+mgcosα=N（2—2）（2）Ｉ>0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=μN（2—3）ma2sinβ-mgcosα=-N（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+mgsinα>μN（2—5）a1>g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)（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但愿出现的。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)（2—7）Ｉ>0，a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ)（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个条件而变。（2）运动状态图1-43工件在料道上的运动状态(a)持续跳跃；(b)断续跳跃；(c)持续滑移；(d)断续滑移注：图示为料槽的两极限位置。A、持续跳跃*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；↓Ｉ>0、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达成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…”→工件跳跃式迈进，跳跃间距为AC段。*特点：/工件含有大的供料速度，供料率高；/工件运动平稳性差，对定向不利；/合用于形状简朴、定向规定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；↓Ｉ>0、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…”→工件断续跳跃式迈进，跳跃间距为AD段。*特点：/工件含有较大的供料速度，供料率较高；/工件运动平稳性普通。*运行条件：电磁铁吸力、料槽振幅及抛射角中档。C、持续滑移*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；↓Ｉ>0、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…”→工件滑移式迈进，滑移间距为AC段。*特点：/工件含有较大的供料速度和供料率；/工件运动平稳，利于定向；/合用于形状较规则、有定向规定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；↓Ｉ>0、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…”→工件断续滑移式迈进，滑移间距为AC段。*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；/合用于有定向规定但供料速度规定不高的场合。*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→首选持续滑移。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因此，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因此产生跳跃的条件为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amax=2π²f²A因此，当amax=2π²f²A=a2≥gcosα／sinβ，工件就会产生跳跃式迈进。★由上分析可知，持续跳跃所需加速度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似，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；*给料速度普通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。*料斗构造拟定之后，上料器的供料率为Q=60Vp·η/l=60πfA·k·η/l*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、料斗的构造设计料斗的构造多样，大多采用圆筒形构造，图1-44。▲料斗筒体与轨道——普通料斗：筒体与螺旋轨道采用整体构造（车制轨道或整体锻造）。大型料斗：常采用拼焊构造形式。轨道的工作面普通与料斗内壁成直角，有时向上倾斜5°~10°。▲料斗筒体与筒底（料斗底盘）——普通分别加工，再用螺钉连接（是由于工艺因素）；筒体与筒底的连接须注意同心度和牢固；筒底上部普通做成锥形（锥角160°~170°）。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。▲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。出料口与输料槽的连接办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）。▲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。惯用材料有：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办法*电磁振动上供料器中的单件在进入加工工位前，规定沿料道自下而上，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→工件上料速度减少，甚至无法向上滑移。*根据工件上行滑移的临界条件(a1<a2)可得tgα<μ²tgβ或αmax<tg-1(μ²tgβ)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）。B、料斗的直径料斗内径DH——常取DH≥(8~10)l工(mm)，（l工为工件最大外形尺寸，DH-l工见表1-4）料斗外径De——De=DH+2e(mm)，（e为筒体壁厚，普通取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)又根据构造规定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）的拟定·振动升角β由主振弹簧的安装角ψ及料道升角α拟定。·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；β选得太大——工件不易迈进或只会上抛。·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。»圆筒形料斗普通采用三根弹簧支承。»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，故安装规定较高，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，故安装调节方便,支座形式如图1-46b。»支承弹簧的安装角ψ——支承弹簧处在静止时与垂直面的夹角。·是确保工件获得抛射角β的构造性方法；·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：1）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与直槽形料斗相似，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。★在拟定料道升角α、振动升角β及R和r之后，就可拟定弹簧的安装角ψ。»支承弹簧尺寸计算170·对振动料斗的弹性系统的规定：（1）在输送较大较重工件时，弹簧刚度应选的低些→确保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，以确保送料平稳。·板弹簧尺寸计算板弹簧厚度h=(4π²fo²L²My/3Eb)1/3板弹簧长度L≥3.3y{π²f²E²My/〔[σ-1]3b〕}1/3板弹簧宽度b≈（6～10）h·圆柱弹簧尺寸计算弹簧杆的直径d=2(4πfo²L³My/9E)¼弹簧杆的长度L≥4.48(πf²E³y4My/[σ-1]4)1/5（五）电磁铁的设计计算»电磁铁由铁芯、线圈、衔铁等构成。»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，也有用36v的；中档尺寸工件、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安装所需电磁铁吸力为F0/sinψ；而电磁铁水平安装所需电磁铁吸力为F0/cosψ。·中小型料斗惯用电磁铁垂直于基座安装方式→构造简朴、调节方便，但所需电磁铁吸力相对较大；大型料斗惯用电磁铁垂直于支承弹簧安装方式→减少电磁铁功率，但电磁铁数目普通与支承弹簧数相似→电磁铁间的协调规定较高。»电磁铁气隙·在电磁铁工作过程中，衔铁与铁芯的气隙δ对供料效果影响较大：δ太大→电磁铁吸力局限性→影响正常工作；δ太小→因多个误差的存在→衔铁与铁芯相撞→产生噪声、破坏振动节奏→影响正常供料。★普通最佳的气隙为：衔铁吸合后，尚存余隙δmin=0.1~0.3mm。»电磁铁的吸力与功率选购电磁铁时普通按其吸力与功率进行。F0=2πAfMyη/sinε（η—阻尼系数；ε—移相角）N=9.8A²π²f²Myη×10-3。N=9.8A²π²f²Myη×10-3（η—阻尼系数；ε—移相角）»电磁铁尺寸计算图1-51铁芯尺寸e=(0.5~0.7)a·铁芯截面积S=a·b=23×107×F/B2式中：F—电磁铁吸力；B—气隙中磁感应强度，6000~10000（Gs）。·线圈匝数Z=4500k1·k2·U/S式中：k1—整流系数，不整流时为1，整流时为1.2~1.3；k2—气隙系数，δ=0时k2=1，δ=0.5时k2=1.3~1.5；U—电压。·导线直径d=0.7I½=0.7(N/U)½式中：I—电流；N—电磁铁功率。（六）隔振器与基座的设计»按构造设计规定：料斗应轻巧→易起振，提高振动效果；基座质量要较大→使其振幅减小，向基体传输的振动削弱→取其质量为料斗的2~10倍，常采用铸铁。»为减少上料器基座的振动对机体的影响→在基座和机体间加设减振弹簧或橡胶柱脚作支承（应注意根据共振条件即激振频率略高于固有频率选择和设计支承弹簧）。»基座可设外罩→将电磁铁、支承弹簧、电阻、接线开关等罩在其中→防尘、安全、美观、整洁。■电磁振动上供料器的有关设计参数如表1-7。振动盘底盘调节办法振动盘底盘的调节是能否制作一台优质振动盘的核心。除了设计、加工、选材需要严格按照规范进行，调试也是核心。根据国内外多家出名公司数年积累的经验，总结出科学的调试办法以下：振动盘制作完毕后，打开控制器，调节振幅约在满刻度的35%to40%，应当能看到部分零件开始运动，如果速度过低，缓慢增大振幅直至达成满意水平；如果调到了80%的水平，而没有达成满意效果，甚至发生过强的现象，需要检查振盘本体与否与其它东西接触，然后按照下列环节调节振盘：拧开一种簧片紧固螺丝，慢慢地，直至发生加速或减速现象发生，如发生加速，阐明弹性过强，相对的一组簧片中，必须拆下最薄的簧片，更换簧片应当参考规范进行。如果出现弹性过弱的状况，应当补装簧片。非常重要：为保持平稳送料，相对的簧片组，簧片数量应当相等。本体应当处在欠调谐，但其程度必须是有限的。簧片会随着时间推移而逐步硬化，而造成过调谐，如1所述检查振动状况。如果增加簧片后，仍然感觉欠调谐，可能有簧片断裂，普通发生于簧片下半部和簧片支架的顶部，某些状况下，簧片的断裂不容易看出来，能够取下簧片，与硬物碰撞，看与否断裂。如要查找断裂的簧片，应先检查最薄的簧片。确认螺丝有足够长度将簧片拧紧究竟座上。另一种影响调谐的因素是螺丝的延展性，普通使用5级螺栓，能够确保持久的硬度。振体的下列部位如出现焊点开裂也会影响振动频率顶盘的安装法兰螺旋轨道返回盘的底部吊带、侧壁、回料区（普通地，这些部位会产生额外噪声，能够容易感受到）另一种经常发生但不易发现的状况是：橡胶底脚未拧紧并拐开，造成与安装台面发生硬接触，从而使谐振漂移，必须重新拧紧底脚。特别注意的是顶盘与振体的连接必须牢固，当重新安装或搬移顶盘时，使用铁管作助力扳手。（使用力矩扳手，效果更加好）另外，不要向外拉顶盘，哪怕是轻轻的，从紧固螺栓拉向已装好的送料轨道，能够另外使用千斤顶。如果顶盘不水平，会造成零件掉落、零件从料道上滑走而不进入定位料座，并造成卡料、掉向、减少送料率，送料器必须保持水平，方能确保送料平稳。千万不要无视簧片间垫片的作用，往往在更换簧片时容易发生遗漏。这些垫片的作用等同于簧片，如果遗漏就难以精确调节好振盘。如果振盘安装到机器上，没有把橡胶脚固定好，也会影响送料效果。如果振动盘附加了滑道或者直线轨道，依靠振盘的驱动力送料，可能会产生副作用。解决的方法是使用独立的直线驱动单元。如果振盘多处出现死点，普通需要检查这些死点的对角处。普通地，需要重新调节配重，线圈气隙也要重调，也可能有焊点开裂，簧片断裂，簧片紧固螺栓松动等现象。振动盘及驱动器的故障因素及其解决●振动盘不工作的可能因素1、电源电压局限性2、振动盘与控制器间的连线断裂3、控制器保险丝烧断4、线圈烧断5、线圈与骨架间隙过小或过大6、有零件卡在线圈与骨架间7、振动盘抵住硬物，顶盘或底盘碰到其它设备●振动盘振动乏力或过慢，零星地或不规则地送料，可能是由于