
книги из ГПНТБ / Ярмолинский, Д. А. Элементы конструкций автоматов линий розлива вин монография
.pdfРис. 54. Графики для определения |
параметра £ (а) и |
коэффициента k ^ |
(б) |
По графику (рис. |
54, а) находят предельный параметр |
ре |
||||
жима £, характеризующий изменение |
коэффициента |
трения. |
||||
Коэффициент трения / |
выбирают по данным табл. 3. |
|
|
|||
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
3 |
|
|
|
|
Значения |
f при трении |
П О |
|
Материал |
|
твердой |
М Я Г К О Й |
алюминию |
латуни |
|
|
|
стали |
стали |
|||
Твердая сталь . ....................................... |
0,393 |
0,410 |
0,649 |
0,535 |
||
Мягкая сталь ........................................... |
|
0,410 |
0,411 |
0,605 |
0,506 |
|
А лю миний................................................... |
|
0,649 |
0,605 |
0,937 |
0,706 |
|
Латунь ........................................................ |
|
0,535 |
0,508 |
0,706 |
0,634 |
Затем находят коэффициент режима П с поправкой на удар iCy=1,1 по формуле
vn ■2nvK y
Л =
fig cos a
По значению П и коэффициенту угла подъема k a
—tga f
по графику (рис. 54,6) находим k$ — коэффициент угла бро сания р, оптимальное значение которого определяет макси мальную величину коэффициента скорости.
5* 131
Рис. 55. Схемы:
а — к определению углов а и 0; б — к рас чету приведенной массы питателя
|
Из формулы |
|
|
|
||
|
tg(P—а) = —^ г |
|
|
|||
|
находят значение |3. |
|
|
|
||
|
Наглядное |
представление |
||||
|
об углах а и р |
дает рис. |
55, а. |
|||
|
Конструктивные |
размеры |
||||
|
элементов вибропитателя опре |
|||||
|
деляют из следующих сообра |
|||||
|
жений. |
спирального |
лотка |
|||
|
Шаг |
|||||
ю |
должен быть таким, чтобы на |
|||||
временно две пробки одна над |
лоток не могли попасть одно- |
|||||
ругой. |
Шаг |
определяют |
по |
|||
формуле |
|
|
|
|
|
|
t — l,5/i + б, |
|
|
|
|
|
|
где h — высота пробки; б — толщина лотка. |
|
(диаметр) |
||||
Ширина лотка В = Ь + (2^-3) |
мм, где b — ширина |
|||||
пробки. |
|
|
|
|
опреде |
|
Минимальный средний диаметр спирального лотка |
||||||
ляют, исходя из шага и угла подъема спирали |
|
|
|
|
Принимая среднее значение а = 2°, получим Z)cp= 9/. Минимальный внутренний диаметр чаши
D = 12t + B.
С другой стороны, для обеспечения высокого коэффициента: заполнения диаметр чаши должен быть
П > (8 -ь 12)/п,
где /п— наибольший размер пробки.
Высоту чаши при наличии предбункера выбирают в преде лах # = (0,2-у-0,4)Д Для того чтобы в предбункере не образо вывались своды, предбункер должен иметь диаметр воронки на выходе DB= (34-4)d, где d — диаметр пробки.
Угол наклона подвесок к вертикали ф должен обеспечить по
132
лучение требуемого угла бросания р на спиральном лотке пи тателя. Он определяется из зависимости
tg ф = tgP-y-
где г — радиус окружности, проходящей через точки крепления подвесок к чаше; R —радиус спирального лотка; — коэф фициент.
Для питателей с вертикальным вибратором и подвеской чаши на цилиндрических стержнях, работающих на частоте 50 Гц и углах ф= 15ч-20°, по экспериментальным данным равно 0,7.
Важным элементом расчета питателей является расчет упру гой системы, который сводится к расчету параметров пружин ных подвесок.
Собственная частота колебаний системы определяется так: (36)
где С —■жесткость упругих подвесок чаши питателя; М — при веденная масса системы.
Поэтому первым этапом расчета является определение при веденной массы питателя. Силы инерции, уравновешиваемые пружинными подвесками при колебании чаши питателя, будут действовать в направлении, перпендикулярном к оси подвесок (см. рис. 55,6). Суммарная для всех подвесок величина силы инерции F может быть получена как сумма проекций горизон тальных FT и вертикальных FB составляющих сил инерции на направление движения точек крепления оси подвески:
F = FBsin фк + Ffcosфк,
где фк— кинематический угол наклона подвесок к вертикали (фк отличается от ф тем, что ф берется в статике; tgф =
=^Ф к£ );
т — масса подвешенной на подвесках части питателя; / — мо мент инерции массы подвижной части питателя относительно оси вращения; ив и шг — соответственно вертикальная и гори зонтальная составляющие ускорения;
сов = со sin фк,
оэ1, = со cos фк;
со — ускорение в направлении силы F.
После подстановок |
|
|
|
F = со (т sin2 г|)к + ■— cos2 |
. |
(37) |
|
С другой стороны, сила инерции должна быть равна |
|||
F = |
тирсо, |
|
(38) |
где гпщ, — масса питателя, приведенная к |
точкам |
крепления |
|
подвесок. |
|
|
|
Сравнивая выражения (37) и (38), получим |
|
||
тар = т sin2 |
+ -у cos2грк. |
|
|
Так как основание питателя обычно устанавливают на пру жинных амортизаторах, то вся система становится двухмассо вой. Тогда
Мпр = — > л....
1 + ^=рл
^ т пр,2
где тпрл и т пр.2— верхняя и нижняя массы, приведенные к точкам крепления подвесок.
Так как верхняя масса, включающая чашу питателя, явля ется рабочей, то желательно иметь большую амплитуду ее ко лебаний. Поэтому обычно принимают соотношение
JOu lL = 2 - т - 3 .
т пр.2
Пример. Определить массу и моменты инерции верхней части питателя
(рис. 53).
Деталь 12
7i2 = -^ -m 12 (R2 — г2),
где R и г — наружный и внутренний диаметры чаши. Деталь 10
Деталь 11
т 11^П
Деталь 13
т 13^13
J 13 —
2
134
Суммарная масса деталей чаши питателя |
|
|
|
|
||
тп = т ц + |
т70 -j- т и + |
т13. |
|
|
||
Суммарный момент инерции |
|
|
|
|
|
|
|
= >^12 + |
+ ^ 1 1 + |
^1 3 - |
|
|
|
Для нижней части питателя: |
|
|
|
|
|
|
Деталь 7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
тД* |
|
|
|
|
|
Ji = |
|
|
|
|
|
Деталь 3 |
|
тД2о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Деталь 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
тД\ |
|
|
|
|
Суммарная масса |
|
|
|
|
|
|
|
т н = т7 + т3 + т5. |
|
|
|
||
Суммарный момент инерции |
|
|
|
|
|
|
|
Jr = ^7 + ^3 + ^5- |
|
|
|
|
|
Жесткость пружинных подвесок определяют из формулы |
(36) |
|||||
|
м, |
|
|
|
(39) |
|
|
|
т2- (2яг0)2, |
|
|
||
где i — число подвесок (обычно три). |
|
|
|
|
||
С другой стороны: |
|
|
|
|
|
|
|
С = 12EJ |
|
|
|
(40) |
|
где Е — модуль упругости материала |
подвески; |
J — момент |
||||
инерции сечения подвески; / — длина подвески. |
|
|
||||
Сравнивая выражения (39) и (40), получим |
|
|
||||
|
ix2vor',Mnp |
|
|
|
(41) |
|
|
J |
9Е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если в качестве подвесок |
используют |
круглые |
цилиндриче- |
|||
/ |
, где |
d — диаметр |
|
\ |
ре |
|
ские стержни f / = |
стержня), то в |
|||||
зультате имеем из формулы (41) |
|
|
|
|
||
i |
= |
9£ |
|
|
|
(42) |
|
|
|
|
|
|
где vq= (1,05—1,1)v; v — частота вибратора.
135
Стержни проверяют и на прочность. Максимальный изгиба ющий момент при жестком креплении стержня
|
Мн = |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где у — прогиб стержня. |
|
|
|
|
|
Максимальное напряжение в стержне |
|
|
|
||
|
а |
де, » |
|
|
|
|
umax — |
|
|
|
|
где W — момент сопротивления сечения стержня W = яd3 |
|
||||
|
|
|
|
32 |
|
Из условия прочности на ВЫНОСЛИВОСТЬ |
Ощах^ [сТ-l], |
полу |
|||
чим |
|
|
|
|
|
|
6EJy < [СГ_|] |
|
|
|
|
|
т |
|
|
|
|
или для стержня круглого сечения |
|
|
|
|
|
|
[ f f - i ] > |
3Eyd |
|
|
(43) |
|
|
|
|
||
Решая совместно уравнения (42) и (43), получим мини |
|||||
мальную длину стержня |
|
|
|
|
|
|
Y Е3х2Мпру* |
|
|
|
|
/«.ы = |
4,48 V |
И-i]4 |
|
|
|
Если принять а_1= 3000 |
кгс/см2 |
и Е = 2 • 10б |
кгс/см2, |
то |
для |
v=50 Гц |
|
|
|
|
|
/min = 250 Y |
м прyi ■ |
|
|
|
|
Прогиб у принимаем |
у — 0,8Ло, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где Ao=Ai+A2 — относительный |
размах колебаний |
приведен |
ной массы; А\ и А2— размах колебаний верхней и нижней ча сти питателя [25, 26].
Aa= A t ( - ^ |
|
||
|
V |
т 2 |
|
А - |
Sg |
|
|
2it2v sin i|) |
|||
|
|||
2n2v sin ар |
+ ^Y |
||
Щ J |
136
При проектировании вибрационных питателей рассчитывают и амортизаторы.
Из условия обеспечения эффективной виброизоляции жест кость опорных пружинных амортизаторов определяют так
[25, 26]:
С < -^г Ji2v2mon,
где т0и — масса опорной плиты.
С другой стороны, жесткость амортизаторов ограничена ве личиной их «статического прогиба» при максимальной загрузке питателя пробками. При этом
где Ga— максимальная сила тяжести пробок; 6 —допустимое вертикальное смещение чаши (~ 2 мм), т. е.
|
< |
С < 0,16n,2v2mon. |
|
|
|||
|
б |
|
|
|
|
|
|
Размеры пружин определяются |
по |
полученному значению |
|||||
жесткости по общей методике. |
усилие одного |
вибратора |
|
||||
Максимальное возмущающее |
|
||||||
|
р _ |
Мпр (2яу2) Ар |
|
|
|
||
где р, — динамический |
коэффициент |
(р=3-М ); |
i — число |
ви |
|||
браторов. |
|
вибратора |
в кВт |
определяют |
по |
||
Необходимую мощность |
|||||||
формуле |
|
|
|
|
|
|
|
N — 9,8^oJi2v2Mnp« • |
10-4, |
|
|
||||
где п — коэффициент |
затухания |
колебаний (n»0,05-^0,10coo, |
|||||
coo — собственная частота колебаний системы, coo= 2jtv0). |
|
В работах [25, 26] даны более подробные расчеты вибро питателей, в том числе и расчеты электромагнитов.
Механизм поштучной выдачи является последним узлом бун керного устройства для автоматической загрузки. Он предназна чен для отделения одной пробки из всего запаса, находящегося в пробкопроводе. В функции механизма входит также подача пробки в укупорочный патрон или удержание ее в питателе, устанавливаемом на пути движения бутылок к автомату.
Для укупорочных машин наиболее характерны две схемы: отделение пробки из питателя с подачей ее в укупорочный патрон и автоматическое надевание пробок на горлышки прохо дящих мимо питателя бутылок.
137
Рис. 56. Механизм отделения пробок.
Первая схема применяется для несцепляющихся укупорочных изделий в автоматах тех конструкций, где возмож но одновременное попадание в укупороч ный патрон сразу нескольких пробок. В большинстве случаев нет необходимо сти в проектировании подобного узла, поскольку находящаяся в укупорочном патроне пробка препятствует проникно вению в него остальных.
В механизме, показанном на рис. 56, отсекатели 1 и 3 закреплены хомутами в качающемся на оси рычаге 4, который отжимается в одну сторону пружиной 2. При нажатии на рычаг пружина сжи
мается, весь столбик пробок 5 в накопителе опирается на штифт 3 и удерживается им. Одновременно штифт 1 уходит влево, и нижняя пробка проваливается в горизонтальный направляющий лоток пробкопровода, откуда воздухом задувается в укупороч ный патрон.
Описанный принцип использован в механизмах поштучной выдачи полиэтиленовых пробок типа «ниппельная» в автомате ВУА-3 и корковых пробок в автомате ВУА-6.
Для алюминиевых колпачков и полиэтиленовых пробок с чехлом применяют вторую схему, при которой пробка не по дается в укупорочный патрон, а накладывается на горлышки бутылок.
На кинематической схеме штамповочно-укупорочного агре гата ШУ-Р-1 (рис. 57,6) показан механизм надевания колпачка на горлышко бутылки. Приводим одновременно полное описание этой схемы (рис. 57, а).
Штамповочно-укупорочный агрегат ШУ-Р-1 относится к клас су III многопозиционных машин с неподвижными укупорочными патронами. Он производит штамповку и формовку колпачков из алюминиевой ленты, а также комплектование колпачка картон ной прокладкой.
Агрегат состоит из двух взаимодействующих автоматов — штамповочного ША и укупорочного УА, установленных рядом и соединенных наклонным желобом.
Штамповочный автомат изготовляет колпачки из алюминие вой ленты, вводит в них картонные прокладки, поступающие по двум течкам, фиксирует их в колпачках и передает колпачки в желоб, расположенный над штамповочным автоматом. Укупо-
138
Рис. 57. Кинематическая схема агрегата ШУ-Р-1 (а) и механизм наде- . вания пробки (б)
рочный автомат надевает колпачок на горлышко бутылки и обкатывает его вокруг венчика.
Основные узлы агрегата: бункер с наклонным вибрирующим дном для картонных прокладок; штамп для изготовления кол пачка; комплектующий штамп; цепной элеватор, транспорти рующий колпачки в наклонный желоб; механизм для надевания
139
и фиксации колпачков на горлышках бутылок; головка с де
сятью обкаточными патронами.
Штамповочный автомат ША выполняет операции в следую щей последовательности.
Алюминиевая лента 1 поступает под штамп 2, который вы секает заготовки для колпачков с язычками. Изготовленный колпачок сжатым воздухом подается по наклонному лотку 3 в вырезы распределительного диска 4, где и комплектуется с прокладкой. Картонные прокладки засыпаются в бункер 5 с на клонным вибрирующим донышком, по которому они соскальзы вают вниз. В донышке сделаны два окна с втулками, куда вставлены вертикальные трубчатые кассеты 6, совершающие вместе с донышком колебательные движения. Кассеты в нижней части не доходят до распределительного диска на толщину одной прокладки. Толкатели 7 досылают прокладки в гнезда рас
пределительного диска.
Прокладки, продвигаемые подвижными толкателями, пооче редно (то одной, то другой кассетой) подаются в вырезы распределительного диска с таким расчетом, чтобы в момент поступления алюминиевого колпачка из-под штампа в вырез распределительного диска в нем уже находилась картонная прокладка. Колпачок и находящаяся под ним прокладка пере мещаются вместе с диском по кругу и оказываются под што ком. Последний заталкивает прокладку и одновременно фикси рует ее в колпачке, сдавливая колпачок кернами 8 с двух сторон.
Укомплектованный колпачок под действием сжатого воздуха подается из выреза распределительного диска в закрытый цеп ной элеватор 9, который специальными пальцами захватывает колпачки, передвигает их вверх и транспортирует в желоб с уклоном в сторону укупорочного автомата УА. Длина желоба (около 1,5 м) обеспечивает накопление в нем запаса колпач ков. В конце желоба, на высоте проходящей мимо него бутылки, расположен механизм надевания колпачка на горлышко бу тылки, состоящий из шарнирного наконечника 10 с двумя под пружиненными роликами 11 и крепящийся к загрузочной звез дочке 12 автомата УА.
Принцип работы автомата УА заключается в следующем. Бутылка, продвигаемая лентой конвейера (см. рис. 57,6), вен чиком горлышка задевает за колпачок, надевает его на себя и сразу попадает в пространство между двумя роликами 11, которые сдавливают колпачок с двух сторон, предотвращая падение его с горлышка бутылки в момент входа под укупороч ный патрон автомата. После этого загрузочной звездочкой бутылка передается с ленты конвейера на подъемный столик. Передвигаясь по окружности и одновременно поднимаясь вместе со столиком, бутылка попадает горлышком в укупорочный патрон головки автомата, где колпачок обкатыается вокруг
140