Вібраційні процеси та обладнання виробництв. Інструкція до лабораторної роботи з Основи автоматики та автоматизації в галузі. Робота № 523953

Перехід до торгівельного партнера Binance

Вібраційні процеси та обладнання виробництв

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

Інженерна механіка

Кафедра:

Не вказано

Інформація про роботу

Рік:

2007

Тип роботи:

Інструкція до лабораторної роботи

Предмет:

Основи автоматики та автоматизації в галузі

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ „ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ РЕЖИМУ РОБОТИ ВІБРАЦІЙНОГО БУНКЕРНОГО ЖИВИЛЬНИКА НА ЙОГО ПРОДУКТИВНІСТЬ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНСТРУКЦІЯ до лабораторної роботи № 2 з дисциплін "Основи автоматики та автоматизації в галузі", "Вібраційні процеси та обладнання виробництв" для студентів базового напряму 6.0902 „Інженерна механіка” Затверджено на засіданні кафедри автоматизації та комплексної механізації машинобудівної промисловості. Протокол № 7 від 14.02.2007 р. Львів – 2007 Дослідження впливу режиму роботи вібраційного бункерного живильника на його продуктивність: Методичні вказівки та інструкція до лабораторної роботи № 2 з дисциплін „Основи автоматики та автоматизації в галузі”, „Вібраційні процеси та обладнання виробництв” для студентів базового напряму: 6.0902 „Інженерна механіка” / Укл.: В. М. Боровець, О. Р. Серкіз, Ю.П. Шоловій, В.С. Шенбор, Я. В. Шпак. – Львів: Видавництво Національного університету „Львівська політехніка”, 2007. – 14 с. Укладачі Боровець В. М., канд. техн. наук, доц., Серкіз О. Р., канд. техн. наук, доц., Шоловій Ю. П., канд. техн. наук, доц., Шенбор В. С., ст. викл., Шпак Я. В., канд. техн. наук, доц. Відповідальний за випуск Гаврильченко О. В., канд. техн. наук, доц. Рецензенти Кусий Я. М., канд. техн. наук, доц., Савчин Б. М., канд. техн. наук, доц. ВСТУП Вібраційні бункерні живильники (ВБЖ) на даний час є найбільш розповсюдженими бункерно-орієнтувальними пристроями оброблювальних, складальних, контрольно- та лічильно- сортувальних, дозувальних та пакувальних автоматизованих комплексів та машин-автоматів завдяки їх високій продуктивності, універсальності, простоті керування та економічності. Зусиллями багатьох вчених, а також співробітників „Львівської політехніки”, була розроблена теорія вібраційного транспортування та створений ряд конструкцій ВБЖ [1, 2, 3, 4]. Важливою характеристикою ВБЖ є його продуктивність, яка залежить від конструктивних параметрів живильника та режимів його роботи. Вивченню впливу режимів роботи на продуктивність ВБЖ і присвячена дана лабораторна робота. 1. МЕТА ТА ЗАВДАННЯ РОБОТИ 1. Ознайомлення з конструкцією та принципом роботи ВБЖ. 2. Експериментальне визначення залежності коефіцієнта швидкості kш, коефіцієнта заповнення k3 та продуктивності Q, від параметра перевантаження W. 2. КОНСТРУКЦІЯ ТА ПРИНЦИП РОБОТИ ВБЖ На рис. 1 показана конструкція ВБЖ з пружною підвіскою чаші у вигляді циліндричних стрижнів, що використовується у даній лабораторній роботі. Живильник виконаний за двомасовою схемою механічної коливальної системи (МКС), де однією з мас (робочою) є чаша з приєднаними до неї деталями, а іншою (реактивною) – важка плита з приєднаними деталями. МКС здійснює коливання за гармонійним законом та налагоджена на дорезонансний режим роботи з частотою близькою до 50 Гц. Живильник складається з чаші 12 із гвинтовою канавкою призматичної форми на її внутрішній циліндричній поверхні. Чаша разом із конусом 11 жорстко закріплені до дна 10 живильника. Пружна система ВБЖ виконана у вигляді трьох нахилених циліндричних пружних стрижнів 2, що закріплені клемовими затисками 1 та 5, відповідно до дна 10 робочої та плити 7 реактивної коливальних мас. Стрижні розташовані таким чином, що проекція їх довжини на горизонтальну площину перпендикулярна до радіуса, проведеного в точці їх кріплення до дна 10. З метою зменшення габаритів живильника, закріплення пружних стрижнів 2 (для заданої їх робочої довжини) до плити 7 реактивної маси здійснюється затисками 5 із нижньої її сторони. Приводом ВБЖ служить вертикальний електромагнітний віброзбудник, електромагніт 3 якого встановлений у центрі плити 7 реактивної маси, а якір – у центрі дна 10. Якір складається з двох пакетів пластин 13 з електротехнічної сталі, які за допомогою пластин з'єднані з основою якоря. Для ізоляції дна чаші від дії магнітного поля, що здатне намагнічувати заготовки, між основою якоря та дном встановлена алюмінієва прокладка 14. Магнітопровід електромагніта 9 складається з набору Ш-подібних пластин з електротехнічної сталі закріплених до основи вібратора за допомогою пластин. На середньому виступі Ш-подібного магнітопроводу 9 закріплена котушка 8, на яку подають змінний струм. За рахунок періодичного згину нахилених стрижнів 2 та вертикальних коливань системи, чаша живильника здійснює гвинтові коливання, що змушують заготовки, які лежать на поверхні конуса 11, потрапляти на гвинтову канавку чаші та транспортуватись по ній вгору. Рис. 1. Конструкція віброживильника Для віброізоляції ВБЖ встановлений на трьох гвинтових циліндричних пружинах 4 невеликої жорсткості. Усунення надмірної рухомості живильника на пружинах 4 досягається встановленням у центрі основи 15 осі 6 з гумовою втулкою, яка входить в отвір плити 7 з невеликим зазором. Ця вісь, забезпечуючи амортизаційній системі два ступеня вільності (переміщення по вертикалі та обертання навколо вертикальної осі), обмежує можливість решти переміщень. Для отримання робочої частоти коливань близької до 50 Гц, на котушку віброзбудника подають напругу 220 В через однопівперіодний випрямляч. Дорезонансний режим роботи, для якого відношення частоти вимушених коливань до частоти власних коливань віброживильника наближається до одиниці, забезпечується регулювальним пристроєм (рис. 2). Рис. 2. Пристрій для регулювання власної частоти коливань Пружні стрижні 11 затискаються у верхньому 10 та нижньому 4 клемових затисках через втулки 3 та 9. Нижній затиск 4 кріпиться до плити 1 реактивної маси болтами 6 та штифтом 5. Робочою довжиною стрижня, яка визначає резонансне налагодження живильника, є його довжина l між втулками 3 та 9. Для запобігання зминанню у процесі роботи, втулки гартують під час їх виготовлення. Втулка 3, у разі відпускання болта 8 нижнього затиску 4, може переміщатися вздовж стрижня на певну відстань та фіксуватись у потрібному положенні. Робоча довжина l стрижня за цих умов буде змінюватись. Для зручності регулювання робочої довжини стрижня на частині втулки 3 нарізана різьба, а її осьове переміщення здійснюють гайкою 2. Для того, щоб під час руху втулка не прокручувалась, у розріз затиску та втулки встановлено стопорну прокладку 7. 3. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА Оскільки чаша ВБЖ здійснює гвинтові коливання, то кожен елементарний відрізок її гвинтового лотка можна розглядати як прямолінійний лоток, що нахилений під кутом , і коливається під кутом β до горизонту (рис. 3). Кут називають кутом нахилу прямолінійної траєкторії. Рис. 3. Елементарний відрізок гвинтового лотка. Кут нахилу гвинтового лотка визначається із виразу , (1) де h – крок гвинтового лотка; R – середній радіус гвинтового лотка. Кут нахилу прямолінійної траєкторії , для віброживильників, у яких проекція довжини пружного стрижня на горизонтальну площину нормальна до радіуса, проведеного у точках кріплення стрижнів до чаші, визначається залежністю , (2) де r – радіус кола, на якому розташовані верхні точки кріплення пружних стрижнів; – відповідно маси та моменти інерції чаші та реактивної плити з приєднаними до них деталями; – кінематичний кут, який визначає нахил траєкторії верхнього кінця пружного стрижня до горизонту. Цей кут пов'язаний із кутом нахилу пружного стрижня до вертикалі співвідношенням , (3) де – коефіцієнт, отриманий експериментальним шляхом. Для циліндричних пружних стрижнів із кутом =150 – 200, = 0,7. Характер руху виробу по поверхні лотка та швидкість його переміщення в значній мірі залежать від коефіцієнта перевантаження W, який у випадку гармонійних коливань чаші визначається за виразом , (4) де – нормальна складова амплітуди коливань лотка; g – пришвидшення вільного падіння; ω – кругова частота вимушених коливань, яка дорівнює: , (5) де ν – частота коливань у Гц. Оскільки – це амплітудне значення пришвидшення лотка у нормальному до його поверхні напрямку, а – складова пришвидшення вільного падіння у цьому ж напрямку, то W показує, у скільки разів амплітудне значення нормального пришвидшення більше (або менше) нормальної складової g. Тому, для випадків W>1, мають місце відривні режими вібрoтранспортування, а для W1 переміщення виробу відбувається у безвідривних режимах. Середня швидкість вібротранспортування виробу V може бути представлена як частка максимальної швидкості лотка у повздовжньому напрямку. Для гармонійних коливань лотка, можна записати , (6) або , (7) де – повздовжня складова амплітуди коливань лотка; – коефіцієнт швидкості. Згідно рис. 3 пов'язані співвідношенням , звідки, згідно (4) . (8) Коефіцієнт швидкості , оскільки швидкість транспортування виробу завжди менша максимальної швидкості лотка. На величину впливає ряд вихідних параметрів режиму ( та коефіцієнт тертя ). Усі висновки, зроблені для елементарного лотка, будуть справедливі і для всієї гвинтової доріжки, оскільки параметри режиму вібротранспортування ( та ) по всій її довжині будуть однакові. Оскільки деталі з чаші живильника подаються потоком, то максимально можлива теоретична продуктивність ВБЖ становить , (9) де L – габаритний розмір виробу у напрямку швидкості його переміщення по лотку. Реальна (фактична) продуктивність ВБЖ визначається як , (10) де k3 – коефіцієнт заповнення, який враховує розриви у потоці заготовок. Тоді . (11) Коефіцієнт заповнення k3 залежить від форми виробу, співвідношення його габаритних розмірів та способу орієнтування виробу, а також коефіцієнта перевантаження W. Збільшення W веде до зростання швидкості співударів виробу з лотком та висоти його підкидання, що підвищує ймовірність випадання з лотка в навал навіть правильно зорієнтованих у пазу деталей і, відповідно, приводить до зменшення k3. Із змісту, вкладеного у k3, зрозуміло, що k3 1. З урахуванням виразів (6) та (8) у виразі (10), отримаємо . (12) Отже, значення Q зростає пропорційно до збільшення W. Однак, як зазначено раніше, k3 зменшується із збільшенням W, тому темпи зростання Q падають у міру збільшення W і у разі досягнення деякого заданого W продуктивність починає зменшуватись. 4. ОПИС ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ Експериментальна установка (рис. 4) складається з вібраційного бункерного живильника 2, лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа) 1, яким регулюється напруга живлення, та мікрометричного пристрою 3 для вимірювання та встановлення заданої повздовжньої складової амплітуди коливань . Напруга подається на котушки віброзбудника через однопівперіодний випрямляч. Рис. 4. Схема експериментальної установки Мікрометричний пристрій (рис. 5) складається з мікрометра 2, корпус якого закріплений на нерухомому стояку 1, та прапорця 4 з підпружиненим упором 3 (пружини на схемі не показані). Прапорець 4 жорстко з'єднаний із чашою віброживильника. Мікрометричним пристроєм вимірюють амплітуду коливань прапорця 4 у місці співдотику конічного упора з гвинтом мікрометра. Розрахункова амплітуда вимірюється на середньому радіусі гвинтової доріжки R. Перехід від необхідної амплітуди до вимірюваної здійснюється за допомогою співвідношення , (13) де – відстань від осі віброживильника до осі упорів на прапорці. Це співвідношення випливає з подібності трикутників, утворених відповідними радіусами та амплітудами. Встановлення заданої амплітуди повздовжніх коливань здійснюється наступним чином. Мікрометричний гвинт поволі підводять до підпружиненого упора за включеного ВБЖ (на обмотку віброзбудника подається напруга 5 – 10В) до виникнення стуку упора 3 до торця гвинта. Це положення мікрометричного гвинта фіксується і вважається умовним нулем. Після цього мікрометричний гвинт треба відвести від упора на величину, що дорівнює амплітуді коливань , і повільно збільшувати вихідну напругу обертанням ручки ЛАТРа до виникнення аналогічного стуку упора по гвинту. Поява стуку свідчить про те, що чаша віброживильника коливається із заданою амплітудою. Далі слід записати величину напруги U шкали вольтметра ЛАТРа, і гвинт відвести від упора на деяку відстань. Під час проведення експерименту для заданої амплітуди необхідно постійно слідкувати за показами вольтметра та у разі відхилення напруги від заданого значення слід відновити її обертанням відповідної ручки ЛАТРа. Рис. 5. Мікрометричний пристрій 5. ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ РОБОТИ Задавшись шістьма значеннями W (1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0), за формулами (1), (2), (3), (8) та (13) з урахуванням наданих нижче параметрів віброживильника розрахувати спочатку α та β, а потім та для кожного W, і результати занести в таблицю. За допомогою мікрометричного пристрою встановити на прапорці віброживильника, послідовно визначені значення і зафіксувати відповідні їм напруги U. Результати занести в таблицю. Послідовно встановити на ЛАТРі напругу, яка відповідає всім значенням W i виміряти середню швидкість руху виробу V по гвинтовому лотку шляхом хронометрування секундоміром часу руху декількох (трьох-чотирьох) розташованих один за одним без проміжків виробів по двох витках гвинтової доріжки. За цих умов Вимірювання та розрахунки виконати для кожного з шести заданих значень W, результати занотувати у таблицю. Завантажити в чашу ВБЖ всю партію виробів і визначити середню продуктивність Q ВБЖ для кожного значення W, встановивши відповідне значення напруги. Продуктивність Q, визначається підрахунком деталей N, які випали з вихідного лотка за фіксований секундоміром час (1–2 хвилини) . Відлік часу необхідно починати після того, як з лотка випадуть декілька виробів. Результати вимірювань та підрахунків занести в таблицю 1. Виміряти розмір виробу L та за формулою (9) підрахувати для всіх значень W. Результати внести у таблицю. За формулами (7) та (11) підрахувати kш та для всіх значень W і результати занести в таблицю. За отриманими даними побудувати графіки залежностей kш = kш(W), (W) та . Оскільки kш та kз є безрозмірними величинами, обидва графіки, для їхнього порівняння, доцільно будувати в одній системі координат. ПАРАМЕТРИ ВІБРАЦІЙНОГО ЖИВИЛЬНИКА r = 0,090 м; R = 0,130 м; = 0,150 м; 20°; Н = 0,020 м 11 кг, 27 кг, 0,105 кг . м2, 0,255 кг . м2. 7. ВИМОГИ ЗМІСТУ І ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТУ 1. На титульному аркуші вказати назву університету, кафедри, номер та назву роботи, групу, прізвище та ініціали студента, рік виконання роботи. Вказати мету роботи. Навести схему експериментальної установки (рис. 4). Навести розрахункові залежності, які використовуються у процесі виконання роботи та приклади розрахунків kш та kз для одного значення W. Навести таблицю з результатами для всіх значень W та графіки залежностей та . 8. КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ Використовуючи рис. 1 та рис. 4, поясніть будову та принцип роботи вібраційного бункерного живильника. Для чого у ланцюг живлення котушки віброживильника включений однопівперіодний випрямляч ? Які його функції ? Покажіть на схемі кут нахилу лотка α та кут нахилу прямолінійної траєкторії коливань β. Який фізичний зміст коефіцієнта перевантаження W ? Для яких значень коефіцієнта перевантаження W існують безвідривні та відривні режими вібротранспортування ? Наведіть формули для визначення швидкості вібротранспортування виробу та продуктивності ВБЖ. Що таке коефіцієнт швидкості kш та який його фізичний зміст? Який фізичний зміст коефіцієнта заповнення kз віброживильника ? Як встановлюється задана амплітуда коливань віброживильника за допомогою мікрометричного пристрою ? 9. СПЕЦІАЛЬНІ ВИМОГИ З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ 1. Перед роботою перевірити наявність заземлення всіх приладів. 2. Вмикати лоток до напруги живлення U=220 В та автоматичний вимикач можна тільки після під'єднання всіх наявних у роботі приладів та перевірки наявності нульових положень ЛАТРів. 10. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ Автоматическая загрузка технологических машин. Справочник /Под ред. И.А. Клусова.- М.: Машиностроение. 1990 – 400 с. Вибрации в технике /Справочник; Под ред. Э. Э. Лавендела/. М.: Машиностроение, том. 4, 1981. с. 316-325. Повидайло В.А. Расчет и конструирование вибрационных питателей. – М.: Машгиз, 1962.-152 с. Повідайло Володимир. Вібраційні процеси та обладнання. Навчальний посібник. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”. 2004. – 248 с. Таблиця 1 Результати експериментальних вимірювань та розрахунків W Aл Aп U tv tv cp Vвир Qт tQ tQ cp N Q kш kз - В с. шт/хв с. шт. шт/хв - - 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ РЕЖИМУ РОБОТИ ВІБРАЦІЙНОГО БУНКЕРНОГО ЖИВИЛЬНИКА НА ЙОГО ПРОДУКТИВНІСТЬ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНСТРУКЦІЯ до лабораторної роботи № 2 з дисциплін "Основи автоматики та автоматизації в галузі", "Вібраційні процеси та обладнання виробництв" для студентів базового напряму 6.0902 „Інженерна механіка” Укладачі: Редактор Комп’ютерне верстання Боровець Володимир Михайлович, Серкіз Орест Романович, Шоловій Юрій Петрович Шенбор Владислав Станіславович, Шпак Ярослав Володимирович Здано у видавництво 2.02.2007. Підписано до друку 25.01.2007. Формат 70(100/16. Папір офсетний. Друк на різографі. Умовн. друк. арк. Обл. – вид. Арк. Наклад 100 прим. Зам. Видавництво Національного університету “Львівська політехніка” Реєстраційне свідоцтво серії ДК № 751 від 27.12.2001 р. Поліграфічний центр Видавництва Національного університету “Львівська політехніка” Вул. Ф.Колеси, 2, Львів, 79000

Інструкція до лабораторної роботи Основи автоматики та автоматизації в галузі

djon

15.05.2013 17:05-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись