Из устройств этой группы наибольшее распространение получили дисковые карманчиковые загрузочные устройства и устройства, ориентирующие заготовки с помощью крючков и штырей.

Широкое распространение дисковых карманчиковых БЗУ обусловлено простотой их конструкции, надежностью работы и высокой производительностью. Общий вид дискового карманчикового БЗУ представлен на рис. 4.1. Производительность этих БЗУ Q (шт/мин) определяется по формуле:

Q = n z k,

где n – число оборотов диска в минуту;

z – число карманов, шт;

k – коэффициент вероятности захвата или коэффициент заполнения карманов; k зависит от формы заготовок, угла наклона диска, формы карманов, коэффициента трения заготовок о захватные органы. Величина k колеблется в пределах 0,4 ... 0,95 и определяется опытным путем.

Рис. 4.1. Дисковое бункерное загрузочное устройство

1 – бункер, 2 – диск с карманами, 3 – ворошитель,

4 – выходное окно, 5 – редуктор, 6 – гнездо (карман)

Важным этапом расчета дисковых карманчиковых загрузочных устройств является определение размеров карманов и приемных окон (лотков), которые должны, с одной стороны, предотвратить заклинивание заготовок, а с другой стороны – исключить возможность потери ориентации.

Конструктивные разновидности дисковых карманчиковых БЗУ предполагают расположение заготовок по хорде диска (рис. 4.2), перпендикулярно плоскости диска (рис. 4.3) и по радиусам диска (рис. 4.4).

Рис. 4.2. Расположение заготовок по хорде диска (расчетные схемы)

Рис. 4.3. Расположение заготовок перпендикулярно плоскости диска

(расчетные схемы)

Ширина или диаметр лотка должны быть меньше двух диаметров заготовок, что устраняет возможность их заклинивания при перемещении по лотку:

Рис. 4.4. Расположение заготовок по радиусу диска (расчетные схемы

Крючковые БЗУ

Для транспортирования и ориентации заготовок типа колпачков, втулок или трубок относительно большого диаметра широко используются загрузочные устройства с ориентацией заготовок на крючки или штыри. Наиболее распространенным представителем устройств этой группы является крючковое БЗУ, показанное на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Крючковое бункерное загрузочное устройство

1 – предбункер, 2 – заслонка, 3 – бункер, 4 – диск, 5 – крючки, 6 – лоток отводной

Производительность крючковых БЗУ достигает 200 шт/мин и определяется так же, как и для дискового карманчикового БЗУ, с той лишь разницей, что в качестве захватных органов используются не карманы, а крючки. Шаг m расположения крючков находят из формулы (рис. 4.6).

где d₀ – диаметр крючка, мм;

L₁ – длина отогнутой части крючка, мм;

Dl – зазор по шагу между торцом заготовки и крючком, мм.

Рис. 4.6. Схема для расчета крючкового загрузочного устройства

Диаметр, на котором расположены крючки (диаметр диска по крючкам), и число крючков рекомендуется принимать из табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Диаметры дисков и число крючков в зависимости от размера заготовок

Для лучшего надевания и соскальзывания заготовок с крючков им следует придавать коническую форму с углом b = (2 ... 5)⁰ (рис. 4.6). Между крючками и желобчатой поверхностью дна бункера расстояние должно быть таким, чтобы исключалась возможность одновременного попадания в лоток двух заготовок.

БЗУ с ножевыми захватами

Ножевые БЗУ, у которых в качестве захвата служит нож (доска, шибер), относят к загрузочным приспособлениям с линейным захватом. Их строят с захватом, расположенным последовательно по отношению к лотку-накопителю (рис. 5.1, а-д), и с захватом, расположенным параллельно лотку-накопителю (рис. 5.1, е-о). В последнем случае применяют и два захвата, расположенных по бокам лотка (рис. 5.1, ж, м).

Бункеры с последовательным расположением захвата малопроизводительны. В этих бункерах, после того как захват поднимает партию заготовок на уровень лотка-накопителя, он задерживается на некоторое время для того, чтобы заготовки успели соскользнуть в лоток. Нередко при этом часть заготовок не успевает соскользнуть и возвращается обратно в бункер вместе с захватом, следующим вниз за новой порцией заготовок.

Бункеры с параллельным расположением захвата более производительны. В этих бункерах заготовки сбрасываются в лоток-накопитель параллельно расположенным с ним захватом, после чего захват возвращается за новой порцией заготовок. За время обратного хода захвата заготовки вполне успевают соскользнуть вниз и освободить место для новой порции. Таким образом, в этих бункерах время, потребное для скольжения заготовок по лотку, и время для подачи новой порции заготовок совмещены и равны приблизительно времени хода захвата вверх и вниз (двойного хода).

Производительность бункеров с последовательным расположением захвата достигает 100 заготовок в минуту, а с параллельным расположением захвата – до 400–500 заготовок в минуту.

Производительность бункеров с параллельным расположением захватного органа можно увеличить примерно вдвое за счет применения второго захватного органа, расположенного параллельно первому с другой стороны лотка. Работа обоих захватных органов при этом происходит поочередно: пока один захватный орган захватывает и подает заготовки в лоток, второй захватный орган опускается за очередной порцией заготовок. Лоток и оба захвата располагаются посередине бункера

Рис. 5.1. Схемы бункеров с ножевыми захватами : а-д – с последовательно расположенными захватами: е-п – с параллельно расположенными захватами

Движение ножевых захватов в бункерах осуществляется с помощью кривошипного вала и кулачков, смещенных на 180°, или других механизмов. Несмотря на то, что БЗУ с ножевыми захватами последовательного действия уступают по производительности бункерам с ножевыми захватами параллельного действия, они все же применяются в тех случаях, когда не требуется большой производительности. БЗУ с ножевыми захватами последовательного действия проще бункеров с ножевыми захватами параллельного действия.

Для отвода изделий в бункерах с ножевыми захватами применяют самотечные, полусамотечные и принудительные транспортирующие устройства. Эти устройства являются одновременно и накопителями. Самотечные транспортные средства применяют в тех случаях, когда имеется возможность расположить емкость загрузочного приспособления на достаточной высоте и когда допускаются соударения заготовок. В тех случаях, когда соударения заготовок недопустимы и движение их должно быть равномерным, а также когда загрузочное приспособление располагается на небольшом расстоянии от пола, применяют полусамотечные и принудительные транспортные средства. В последних случаях бункеры выполняют обычно с небольшим ходом ножа, причем величина хода зависит, в основном, от его формы и формы дна бункера. В бункерах последовательного действия нож всегда имеет срез под углом a₁ к горизонту. Этот срез необходим для самотечного движения заготовок: Угол среза выбирают в зависимости от вида движения и проходимости заготовок. Если заготовки движутся качением, то угол a₁ £ 20°. Если же заготовки скользят, то угол a₁ принимают до 45° (в зависимости от необходимой скорости отвода заготовок).

На рис. 5.1, в–д показаны схемы продольных сечений бункеров с ножевыми захватами последовательного действия. Они отличаются друг от друга исполнением бункера. На рис. 5.1, в дно бункера наклонено под углом, равным углу a₁ среза ножа. При такой форме бункера нож совершает минимальный ход Н от нижнего положения I (изображенного пунктиром) до верхнего II (изображенного сплошной линией), заподлицо с отводящим лотком-накопителем, чтобы заготовки смогли соскользнуть в него. При такой форме дна в бункере заготовки всегда сосредоточиваются ближе к выходу, что не позволяет рационально использовать всю длину ножа. При периодическом истощении запаса заготовок верхняя часть ножа работает вхолостую. Такая форма дна бункера рациональна, если в нем постоянно поддерживается определенный слой заготовок.

На рис. 5.1, г покатость дна бункера направлена в сторону, противоположную срезу ножа. В этом случае ход ножа Н требуется больший, но заготовки всегда располагаются равномерным слоем, и вся длина ножа участвует в работе. Глубина зоны предварительной ориентации А в одном месте получается большой. В эту зону при загрузке проваливается много мелких заготовок, что часто приводит к заеданию ножа Такая форма бункера применима только для крупных заготовок.

На рис. 5.1, д дно бункера горизонтальное. В этом случае ход ножа Н требуется такой же, как и в случае, показанном на рис. 5.1, г, однако глубина зоны предварительной ориентации значительно уменьшается. Вся длина ножа здесь не используется, так как заготовки сосредоточиваются в бункере ближе к выходу. Этому способствует форма среза ножа и сбрасываемые обратно в бункер заготовки.

На рис. 5.1, г, д показаны поперечные сечения бункеров. В одном случае нож расположен сбоку бункера, в другом – посередине. В обоих случаях дно бункера имеет покатость к ножу. Бункеры со средним расположением ножа не оправдывают себя на практике, потому что доступ заготовок к ножу с двух сторон не увеличивает производительности бункера, так как заготовки часто мешают друг другу попасть на нож,

На рис. 5.1, з – к показаны продольные сечения бункеров с ножевыми захватами параллельного действия.

Все рассуждения относительно оптимизации формы бункеров с ножевыми захватами последовательного действия справедливы и для бункеров с захватами параллельного действия. Однако наиболее рациональной в этом случае будет форма бункера с обратной покатостью (рис. 5.1, и). Нормальная работа рассматриваемых бункеров зависит от формы ножа по длине.

На рис. 5.1, з – к показаны две формы ножа со срезом под углом a₁ и без среза.

В первом случае требуется небольшой ход ножа Н, во втором – ход ножа значительно больший. Несмотря на это, рекомендуется применять прямой нож без среза, так как на таком ноже заготовки располагаются свободно, не давят друг на друга и поэтому легче сбрасываются в лоток и не теряют ориентации. На срезанном ноже заготовки часто теряют ориентацию, так как во время сброса в лоток они давят друг на друга. Рекомендуется применять нож с обратным срезом под углом g₁ = (10...15)° (рис. 5.1, к) для того, чтобы несколько оттеснить заготовки, скапливающиеся у выхода.

На рис. 5.1, н показан вибрационный лоток, действующий от электромагнитного вибратора. В этом случае угол наклона лотка по отношению к горизонту может быть лишь (3–4)°. Небольшой угол наклона позволяет намного снизить высоту бункера и обойтись минимальным ходом ножа.

На рис. 5.1, о, п показаны БЗУ, в которых отвод заготовок осуществляется цепными или ленточными транспортерами, В этом случае ножи проектируют без среза или с обратным срезом.

Внутри бункера, показанного на рис. 5.1, м, проходит цепь транспортера, которой и удаляются заготовки.

Ножевые БЗУ имеют недостаток, заключающийся в том, что их захватывающий орган (нож) перемещается в направляющих, в которые нередко попадает сор, окалина и стружка, что ведет к заеданию ножа и его остановке. По производственным данным простои вследствие заеданий ножа составляют до 20% времени работы.

Ножевые БЗУ с захватом и скосом рекомендуется применять для загрузки цилиндрических стержневых заготовок, а с щелевым захватом – для загрузки заготовок с буртом (головкой, шляпкой).

Ниже приведены зависимости, по которым можно определить основные параметры бункеров с ножевыми захватами. Размеры собственно бункера, в котором сосредоточивается некоторый запас заготовок, выбирают из условия обеспечения хорошей сыпучести заготовок. На основании практических рекомендаций минимальные размеры бункера можно принимать согласно следующим соотношениям. Ширину бункера В₁ принимают в зависимости от наибольшего поперечника (длины) заготовки l (начиная с 10 мм и кончая 150 мм).

Производительность бункера с ножевым захватом, шт/мин:

Q= n × L_1×p × z₁/l

где n – число двойных ходов ножа в минуту (выбирают по допустимой скорости соударения);

z – число ножей;

р – коэффициент захватывания, значение которого принимают в зависимости от формы и конфигурации заготовки: для заготовок, не требующих вторичной ориентации (гладкие стержни, втулки), р=0,2; для заготовок требующих вторичного ориентирования (конические ролики, заготовки с буртом, колпачки) – р = 0,1.

БЗУ с секторными захватами

Бункеры с секторными захватами изготавливают трех видов: с захватом, расположенным последовательно по отношению к лотку-накопителю (рис. 5.2, а–в); с захватом, расположенным параллельно лотку-накопителю (рис. 5.2, г), с двумя захватами, расположенными по бокам лотка (рис 5.2, д).

Все рекомендации, сформулированные ранее в отношении ножей, полностью относятся и к секторам, так как те и другие принадлежат к линейным захватам.

Преимущество секторных бункеров заключается в том, что их захватный орган не имеет таких плотных направляющих, как у ножевых бункеров, и поэтому секторные БЗУ не простаивают из-за заеданий направляющих, как это имеет место у ножевых бункеров. Бункеры с последовательным расположением секторного захвата имеют низкую производительность, так как не все поднятые захватом заготовки успевают соскользнуть в лоток и часть их возвращается обратно в бункер вместе с захватом. Бункеры с параллельным расположением захватов более производительны. Заготовки подаются в лоток-накопитель захватом, который расположен параллельно лотку. Поданные заготовки сбрасываются в лоток все одновременно (параллельно) и за время обратного хода захвата вполне успевают соскользнуть в накопитель, освободив место для новой порции заготовок. Таким образом, в этих бункерах время скольжения заготовок по лотку и время подачи новой порции заготовок совмещены. Это время равно приблизительно времени хода захвата вверх и вниз.

Рис. 4.2. Схемы бункеров с секторными захватами

а...в – расположенными последовательно относительно лотка;

г – расположенным параллельно; д – с двумя захватами

Производительность бункеров с последовательным расположением секторного захвата – менее 60 заготовок в минуту, производительность же бункеров с параллельным расположением секторного захвата – 200–250 заготовок в минуту. Производительность бункера с параллельным расположением захватного органа может быть увеличена примерно вдвое за счет применения второго захватного органа, расположенного параллельно первому с другой стороны лотка, причем работа обоих захватных органов должна происходить поочередно. Для осуществления поочередного движения захватов используют коленчатый вал, кулачки, смещенные на 180°, или другие механизмы.

В секторных бункерах применяют транспортирующие устройства самотечные, полусамотечные и принудительные, аналогичные бункерам с ножевыми захватами. Величины перемещения сектора различны. У центра качания они меньше, на конце сектора – больше. Вследствие этого глубина проникновения сектора в массу заготовок различна, отсюда различна и интенсивность ворошения, а следовательно, различен и коэффициент захвата. Поэтому производительность секторных бункеров примерно вдвое ниже производительности бункеров с ножевым захватом. У бункеров с самотечными лотками величина качания сектора зависит от угла качения или скольжения заготовок. Чем больше этот угол, тем больше должна быть величина угла качания сектора. При большом угле качания количество качаний сектора в минуту получается небольшим, что ведет к снижению производительности бункера. В этом отношении БЗУ с параллельными лотками и полусамотечным или принудительным отводом изделий выгоднее, так как позволяют обойтись небольшими качаниями сектора.

Размеры секторного бункера выбирают из тех же соображений, что и для бункеров с ножевым захватом. Ширину бункера берут в зависимости от наибольшего поперечника (длины) l заготовки (начиная с 10 мм и кончая 150 мм):

Как видно из последнего соотношения, длина сектора больше длины ножа бункера с возвратно-поступательным движением, так как у сектора активная длина рабочей части меньше.

Производительность бункера, шт/мин

,

где z₁ – число секторов.