tính toán cấp phôi rung

MỤC LỤC u cầu: Thiết kế cấu cấp phơi rung để cấp chi tiết sau (bỏ qua việc thiết kế rãnh xoắn) 1 Tính suất cấp phơi phễu rung 2 Thơng số hình học hệ thống phễu cấp phơi rung 2.1 Xác định thơng số hình học phễu 2.2 Xác định biên độ rung động 2.3 Xác định khối lượng phễu momen qn tính phễu rung 2.4 Xác định thơng số hình học đế Tính tồn thơng số cho nhíp đàn hồi 3.1 Độ cứng lò xo 3.2 Thơng số hình học lò xo Tính nam châm điện 10 4.1 Tính lực kích rung 10 4.2 Xác định tiết diện lõi thép nam châm điện 11 4.3 Xác định thơng số cuộn dây 11 4.4 Cường độ dòng điện qua cuộn dây cách điều chỉnh lực kích rung .11 Tính giảm chấn 12 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 u cầu: Thiết kế cấu cấp phơi rung để cấp chi tiết sau (bỏ qua việc thiết kế rãnh xoắn) Bảng Loại chi tiết Phương án Bảng Năng suất cơng nghệ hệ thống Phương án Năng suất (chi tiết/phút) 50 Bảng Vật liệu chi tiết Vật liệu Phương án Nhựa PS (Polystyrence) Hệ số ma sát chi tiết thành Khối lượng riêng phễu rung thép 1,05 g/cm3 Năng suất cơng nghệ 50 chi tiết/phút Khối lượng riêng chi tiết 1050kg/m3 Hệ số ma sát chi tiết phễu rung thép μ = 0.15 0,15 f cb = 50 Hz Tần số cưỡng phễu E s = 2.1011 N/m Modul đàn hồi thép làm lò xo Ứng suất uốn cho phép thép làm lò xo Modul đàn hồi cao su giảm chấn [σu ]=700 N/m E c = 8.106 N/m BÀI LÀM TÍNH NĂNG SUẤT CẤP PHƠI CỦA PHỄU RUNG Khối lượng chi tiết: mct = 3,14.(32.3).1050.10-9 = kg Phễu rung phải cung cấp lượng phơi liên tục cho máy bảo đảm suất cơng nghệ (năng suất thực tế máy) suất phễu phải lớn suất cơng nghệ khoảng 1.3 lần Tốc độ vận chuyển chi tiết theo máng cấu cấp phơi rung động: Trong chọn thơng số: + L = 0,006m chiều dài chi tiết theo phương chuyển động (đường kính chi tiết) + K2: hệ số đặc trưng cho độ nhặt chi tiết đường vận chuyển + Stb: khe hở trung bình chi tiết Thông thường Stb = 0,2d => Stb = 0,2.6 =1,2mm : hệ số chi tiết định hướng - m: Số trạng thái chấp thuật đònh hướng m = (chi tiết có đònh hướng hình vẽ) - n: Tất trạng thái chi tiết có máng n = 2 THƠNG SỐ HÌNH HỌC HỆ THỐNG PHỄU CẤP PHƠI RUNG 2.1 Xác định thơng số hình học phễu Hệ số ma sát chi tiết phơi thép phễu thép thực nghiệm được: μ = 0,15 Ta chọn góc nghiêng phễu cho chi tiết khơng bị trượt chưa có rung động: Thơng thường chọn để đảm chưa có rung động β = 20 bảo chi tiết khơng tự di chuyển Tuỳ theo tính chất vật liệu suất cần thiết mà chọn chế độ làm việc R0 cho phù hợp: Hệ số chế độ làm việc [2, Tr 41]: + R01: chế độ trượt + 1R01,16: chế độ trượt có bay + 1,16R01,7: chế độ trượt có bay ≤ ≤ ≤ nhẹ nhẹ + 1,7 1,7 Ở chi tiết nhựa PS (Polystyrence) nên ta chọn hệ số trượt R0 = 1,16 Ta có: rad/s tần số góc ω = 2πf cb = 100πf cb dao động máng Với tần số dao động cưỡng bức: sử dụng lực kích nam châm điện nguồn AC có nắn dòng Ta có hệ số vận tốc chi tiết là: Với: Góc nghiêng lò xo: Theo đồ thị hình 6.11 [1] xác định bước xoắn đường kính phễu: t x = 11mm D = 100mm Dung lượng E phễu phải chứa số chi tiết đủ cho máng khoảng thời gian phận cấp liệu cho phễu dừng tmax =20phút Số chi tiết có khả xếp thành lớp phễu: Trong đó: d = 6mm: đường kính chi tiết L = 6mm: chiều dài chi tiết (cũng đường kính chi tiết) n: số vòng chi tiết xếp lớp phễu nd + d/2 < D/2 => n.6 + 6/2 < 100/2 => n < 7,8 Ta chọn: n = Số chi tiết có khả xếp lúc tồn chiều cao dung lượng phễu: Chiều cao phễu: Trong đó: hc = 3mm: chiều cao chi tiết nằm máng rung Δ: chiều cao dự phòng phễu chọn 30mm 2.2 Xác định biên độ rung động Do kết cấu máng để chi tiết khơng bay lên q giá trị giới hạn h = 3mm (là chênh lệch chiều cao chi tiết nằm máng) Nên xác định giá trị vận tốc lớn theo điều kiện sau: Đây điều kiện ràng buộc cho bên độ làm việc giới hạn máng Biên độ cần thiết để hệ thống rung cung cấp đủ vận tốc cấp phơi theo u cầu: Ta thấy giá trị biên độ thỏa điều kiện nên ta dùng phễu cấp phơi Biên độ tới hạn để chi tiết bắt đầu trượt phía trước máng dịch chuyển từ trái sang phải Vì biên độ hoạt động A > X+1 nên đảm bảo chi tiết có chuyển động lên 2.3 Xác định khối lượng phễu momen qn tính phễu rung Sau tính tốn thơng số kích thước phễu ta thiết kế mơ hình 3D phễu phần mềm SolidWork sau: Hình cắt phần phễu rung để thấy hình dạng bên Chọn mã vật liệu cho chi tiết thép 1023 Carbon Steel Sheet (SS) Sau ta thơng số phễu như: khối lượng, tọa độ trọng tâm, mơmen qn tính trọng tâm, mơmen qn tính hệ trục tọa độ ta chọn 2.4 Xác định thơng số hình học đế Tính kích thước hình học đế xuất phát từ điều kiện: Trong đó: + mt: khối lượng lò xo 0,580 + 1000 8,9.10-5 = 0,7kg Từ cơng thức xác định thể tích đế: : Khối lượng riêng vật liệu làm đế Sử dụng vật liệu thép Đế có dạng hình trụ: Ta chọn thơng số kích thước đế theo thể tích trên: • Chiều cao đế: • Dd =100mm: đường kính đế, ta chọn theo kết cấu TÍNH TỒN THƠNG SỐ CHO NHÍP ĐÀN HỒI 3.1 Độ cứng lò xo Để tiết kiệm lượng, cho phễu làm việc chế độ cộng hưởng, tức tần số dao động riêng hệ gần tần số dao động cưỡng bức: Tần số dao động riêng hệ nhíp tính cơng thức: 0,61 = 72847,6 (N/m) Trong đó: Ks: độ cứng hệ nhíp (tính tốn phần dưới) mqd: khối lượng qui đổi hệ, xác định cơng thức: 3.2 Thơng số hình học lò xo Chiều dài lò xo lá: l = 135mm Chiều rộng lò xo lá: b = 70mm Mặc khác ta có: n: số nhíp có hệ (chọn n = 3) E: module đàn hồi nhíp Với thép lấy 2.1011 N/m2 J0: moment qn tính tiết diện nhíp.Với nhíp dẹp Hệ số ảnh hưởng xoắn Có thể lấy ảnh hưởng xoắn trường hợp phễu rung tương đối nhỏ Trong đó: Kiểm nghiệm độ bền mỏi (uốn) nhíp: Giá trị tính phải nhỏ độ bền uốn cho phép [] Với thép lò xo, gia cơng tơi, mài nhẵn cấp 7, [] = 700N/mm2 Biên độ dao động cho phép: Theo tính tốn biên độ dao động phễu rung : Kết thỏa điều kiện bền uốn lò xo TÍNH NAM CHÂM ĐIỆN 4.1 Tính lực kích rung Lực lực có ích cần thiết để làm cho nhíp rung động với biên độ A Độ cứng hệ lò xo: Biên độ dao động: Hệ số động lực: Trong thực tế, để kích rung cho phễu có nhiều phương án khác Trong đó, dùng nam châm điện đặt phễu tạo lực kích rung theo phương thẳng đứng Lực kích nam châm điện bằng: 10 4.2 Xác định tiết diện lõi thép nam châm điện Lực điện từ nam châm điện: Trong đó: Si: tiết diện lõi thép (m2) B = 0,8 -1,2T: cảm ứng từ sinh cuộn dây (chọn B = 1T) F: lực điện từ Suy ra: Tiết diện thực tế cần thiết: Với p = 0,8: hệ số điền kín lõi Để đảm bảo tuổi thọ nam châm điện, chọn giá trị thực tế lớn giá trị tính tốn: 4.3 Xác định thơng số cuộn dây Cơng thức xác định từ thơng qua lõi thép: Giả thiết bỏ qua điện áp rơi điện trở dây quấn điện kháng cản, coi: Số vòng dây n tính theo cơng thức: 4.4 Cường độ dòng điện qua cuộn dây cách điều chỉnh lực kích rung Cơng lực điện từ cho cơng suất: Trong đó: + F = 923,7N: lực điện từ + n = 1387: số vòng dây + x (mm): Khe hở phần cảm phần ứng khoảng dịch chuyển phần ứng Nó biên độ kích hoạt phễu rung + B = 1T: Cảm ứng từ dòng điện gây + S = 0,003 m2: Tiết diện lõi thép + I: Cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây 11 Ta nhận thấy với giá trị x định F bị thay đổi (số lượng phơi thay đổi, phơi có kích thước chất liệu khác nhau) ta thay đổi I để đảm bảo phễu rung hoạt động với chế độ làm việc tốt mà hao phí lượng cung cấp giảm đến mức tối thiểu cách thay đổi I thơng qua thay đổi tần số f Lõi thép nam châm điện TÍNH GIẢM CHẤN Để giảm chấn hiệu tần số dao động giảm chấn phải thấp tần số dao động cộng hưởng, đồng thời dao động cưỡng dao động giảm chấn ngược pha Theo lý thuyết dao động riêng giảm chấn có quan hệ với tần số cưỡng sau: Từ ta tính kích thước giảm chấn quan cơng thức sau: (N/m) Nếu giảm chấn cao su: Trong đó: Z = 4: số giảm chấn E: modun đàn hồi cao su E = 8.106 (N/m2) h: độ cao giảm chấn (m) F: tiết diện giảm chấn (m2) 12 Ta chọn theo kết cấu: D = 0.03 m d = 0,02 m h = 0,05 m 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Trần Văn Địch, PGS.TS.Trần Xn Việt, TS.Nguyễn Trọng Doanh, Th.S Lưu Văn Nhang, “Tự động hóa q trình sản xuất” , Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2001 [2] Võ Anh Huy, “Cơ sở lý thuyết tính tốn máng rung”, Bài giảng mơn tự động hố trường đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh [3] Phan Cơng Bình, “Nghiên cứu ảnh hưởng thơng số kỹ thuật thiết bị cấp rung đến suất”, Luận văn thạc sĩ chun ngành cơng nghệ chế tạo máy, trường đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh 2009 14 [...]... moment quán tính của tiết diện nhíp.Với nhíp dẹp Hệ số ảnh hưởng xoắn Có thể lấy bằng 1 vì ảnh hưởng xoắn trong trường hợp phễu rung là tương đối nhỏ Trong đó: Kiểm nghiệm độ bền mỏi (uốn) của nhíp: Giá trị tính phải nhỏ hơn độ bền uốn cho phép [] Với thép lò xo, được gia công tôi, mài nhẵn cấp 7, 8 thì [] = 700N/mm2 Biên độ dao động cho phép: Theo tính toán ở trên biên độ dao động của phễu rung là :... rung là : Kết quả này thỏa điều kiện bền uốn của lò xo 4 TÍNH NAM CHÂM ĐIỆN 4.1 Tính lực kích rung Lực là lực có ích cần thiết để làm cho nhíp rung động với biên độ A Độ cứng hệ lò xo: Biên độ dao động: Hệ số động lực: Trong thực tế, để kích rung cho phễu có nhiều phương án khác nhau Trong đó, dùng nam châm điện đặt giữa phễu tạo ra lực kích rung theo phương thẳng đứng Lực kích của nam châm điện bằng:... kích hoạt phễu rung + B = 1T: Cảm ứng từ do dòng điện gây ra + S = 0,003 m2: Tiết diện lõi thép + I: Cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây 11 Ta nhận thấy với một giá trị x nhất định khi F bị thay đổi (số lượng phôi thay đổi, phôi có kích thước và chất liệu khác nhau) ta có thể thay đổi I để đảm bảo phễu rung vẫn có thể hoạt động với cùng chế độ làm việc tốt nhất mà hao phí năng lượng cung cấp giảm đến... “Tự động hóa quá trình sản xuất” , Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 2001 [2] Võ Anh Huy, “Cơ sở lý thuyết tính toán máng rung , Bài giảng môn tự động hoá trường đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh [3] Phan Công Bình, “Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật trong thiết bị cấp rung đến năng suất”, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành công nghệ chế tạo máy, trường đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh... =100mm: đường kính đế, ta chọn theo kết cấu 3 TÍNH TOÀN THÔNG SỐ CHO NHÍP ĐÀN HỒI 3.1 Độ cứng lò xo lá Để tiết kiệm năng lượng, cho phễu làm việc ở chế độ cộng hưởng, tức tần số dao động riêng của cơ hệ gần bằng tần số dao động cưỡng bức: Tần số dao động riêng của hệ nhíp được tính bằng công thức: 0,61 = 72847,6 (N/m) Trong đó: Ks: độ cứng của hệ nhíp (tính toán ở phần dưới) mqd: khối lượng qui đổi của... bảo tuổi thọ của nam châm điện, chọn giá trị thực tế lớn hơn giá trị tính toán: 4.3 Xác định các thông số cuộn dây Công thức xác định từ thông qua lõi thép: Giả thiết bỏ qua điện áp rơi trên điện trở dây quấn và điện kháng cản, coi: Số vòng dây n được tính theo công thức: 4.4 Cường độ dòng điện qua cuộn dây và cách điều chỉnh lực kích rung Công của lực điện từ cho bởi công suất: Trong đó: + F = 923,7N:... I thông qua thay đổi tần số f Lõi thép của nam châm điện 5 TÍNH GIẢM CHẤN Để giảm chấn hiệu quả thì tần số dao động của giảm chấn phải thấp hơn tần số dao động cộng hưởng, đồng thời dao động cưỡng bức và dao động giảm chấn ngược pha nhau Theo lý thuyết về dao động riêng của giảm chấn có quan hệ với tần số cưỡng bức như sau: Từ đây ta có thể tính được kích thước giảm chấn quan công thức sau: (N/m) Nếu