(完整版)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相应工位。

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，并逐渐被加速。

**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：macosβ+mgsinα=F=μN （2—1）1sinβ+mgcosα=N （2—2）ma1（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：cosβ-mgsinα=F=μN （2—3）ma2masinβ-mgcosα=-N （2—4）22、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cosβ+mg sinα>μN （2—5）ma1>g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ) （2—6）a1——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希望出现的。

B、沿轨道上行，此时根据电磁铁吸合与否可得：≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ) （2—7）Ｉ=0，a1Ｉ>0，a≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ) （2—8）2——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种条件而变。

（2）运动状态图1-43 工件在料道上的运动状态(a)连续跳跃；(b)断续跳跃；(c)连续滑移；(d)断续滑移注：图示为料槽的两极限位置。

A、连续跳跃*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到达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…”→工件跳跃式前进，跳跃间距为AC段。

* 特点：/工件具有大的供料速度，供料率高；/工件运动平稳性差，对定向不利；/适用于形状简单、定向要求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…”→工件断续跳跃式前进，跳跃间距为AD段。

* 特点：/工件具有较大的供料速度，供料率较高；/工件运动平稳性一般。

* 运行条件：电磁铁吸力、料槽振幅及抛射角中等。

C、连续滑移*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…”→工件滑移式前进，滑移间距为AC段。

* 特点：/工件具有较大的供料速度和供料率；/工件运动平稳，利于定向；/适用于形状较规则、有定向要求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…”→工件断续滑移式前进，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；/适用于有定向要求但供料速度要求不高的场合。

* 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→首选连续滑移。

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a≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)1a≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ)2如取α=2°（常为1~2°），β=20°（常为15~25°），μ=0.41，则a≤0.47g1a≥0.41g2满足一定条件，便所以，只要合理设计，使轨道向左下方运行的加速度a2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sinβ-mgcosα=0ma2所以产生跳跃的条件为a≥gcosα／sinβ2同上取α=2°，β=20°，μ=0.41，则有a≤0.47g1a≥2.92g2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a为maxamax=2π²f²A所以，当amax =2π²f²A=a2≥gcosα／sinβ，工件就会产生跳跃式前进。

★由上分析可知，连续跳跃所需加速度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同，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；*给料速度一般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。

*料斗结构确定之后，上料器的供料率为Q=60Vp*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、料斗的结构设计料斗的结构多样，大多采用圆筒形结构，图1-44。

▲料斗筒体与轨道——一般料斗：筒体与螺旋轨道采用整体结构（车制轨道或整体铸造）。

大型料斗：常采用拼焊结构形式。

轨道的工作面一般与料斗内壁成直角，有时向上倾斜5°~10°。

▲料斗筒体与筒底（料斗底盘）——一般分别加工，再用螺钉连接（是由于工艺原因）；筒体与筒底的连接须注意同心度和牢靠；筒底上部一般做成锥形（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方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。

常用材料有：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方法*电磁振动上供料器中的单件在进入加工工位前，要求沿料道自下而上，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→工件上料速度降低，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α<tg-1(μ²tgβ)max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，一般取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)又根据结构要求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）的确定·振动升角β由主振弹簧的安装角ψ及料道升角α确定。

·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——工件不易前进或只会上抛。

·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。

»圆筒形料斗一般采用三根弹簧支承。

»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，故安装要求较高，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，故安装调整方便,支座形式如图1-46b。

»支承弹簧的安装角ψ——支承弹簧处于静止时与垂直面的夹角。

·是保证工件获得抛射角β的结构性措施；·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与直槽形料斗相同，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。