灌裝系統(tǒng)配料裝置--電磁振動上供料器

     在整個灌裝系統(tǒng)中，設(shè)備的供料系統(tǒng)是比較重要的環(huán)節(jié)，如果配合不好就會形成系統(tǒng)運作的瓶頸，了解供料系統(tǒng)電磁震動上料器的原理對整個設(shè)計帶來很大幫助。

電磁振動上供料器的工作原理
★ 原理：
　　在電磁振動器作用下，料斗作扭轉(zhuǎn)式上下振動，使工件沿著螺旋軌道由低到高移動，并自動排列定向，直至上部出料口而進入輸料槽，然后由送料機構(gòu)送至相應(yīng)工位。
  為方便分析，以直槽式上供料器為例，圖1-40
? 
* 電磁振動上供料器的工作過程，是由于電磁鐵的吸引和支承彈簧的反向復(fù)位作用，使料槽產(chǎn)生高速、高頻（50~100次/秒）、微幅（0.5~1mm）振動，使工件逐步向高處移動。
　**Ｉ=0時，料槽在支承彈簧作用下向右上方復(fù)位，工件依靠它與軌道的摩擦而隨軌道向右上方運動，并逐漸被加速。
　**Ｉ>0時，料槽在電磁鐵的吸引下向左下方運動，工件由于受慣性作用而脫離軌道,繼續(xù)向右上方運動(滑移或跳躍)。
　　……下一循環(huán)，周而復(fù)始→工件在軌道上作由低到高的運動。
1、工件在軌道上的受力分析
　* 工件在軌道上的受力：自重力、軌道反力、摩擦力、慣性力；
　* 摩擦力、慣性力與電磁鐵的電流有關(guān)。
（1）Ｉ=0時，支承彈簧復(fù)位，軌道以加速度a1向右上方運動，工件力平衡如圖1-41：
 
　　　　　　ma1cosβ+mgsinα=F=μN　　　　　　　　　　（2—1）
　              ma1sinβ+mgcosα=N　　　　　　　　　　　　（2—2）
（2）Ｉ>0時，電磁鐵吸引，軌道以加速度a2向左下方運動，工件受力平衡如圖1-42：

    
 
　　　　　　ma2cosβ-mgsinα=F=μN　　　　　　　　　　（2—3）
　　　　　　ma2sinβ-mgcosα=-N　　　　　　　　　　　 （2—4）
　　　　　　 
? 2、工件在軌道上的運動狀態(tài)分析
（1）運動分析
　　根據(jù)受力分析，工件在軌道上的運動有兩種可能性：
　　A、因慣性沿軌道下滑，此時Ｉ=0，且有
　　　　　　ma1cosβ+mgsinα>μN　　　　　　　　　　　（2—5）
a1>g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)　　 　（2—6）
　　——當(dāng)軌道向右上方運動的加速度a1滿足上式時，工件便會沿軌道下滑。這對振動上供料機構(gòu)是不希望出現(xiàn)的。
　　B、沿軌道上行，此時根據(jù)電磁鐵吸合與否可得：
　　　Ｉ=0，a1≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)　　　（2—7）
　　　Ｉ>0，a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ)　　　（2—8）
　　——電磁振動供料器要實現(xiàn)預(yù)定的上供料，軌道向右上方運動的加速度a1和向左下方運動的加速度a2必須滿足上述工件沿軌道上行時的條件式。工件沿軌道上行時的運動狀態(tài)隨多種條件而變。
（2）運動狀態(tài)
 
圖1-43 工件在料道上的運動狀態(tài)
(a)連續(xù)跳躍；(b)斷續(xù)跳躍；(c)連續(xù)滑移；(d)斷續(xù)滑移
注：圖示為料槽的兩極限位置。
　A、連續(xù)跳躍
　 * 運動過程：
　　Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；
　　　↓
　　Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件由B點跳躍起來
　　　↓　　　（騰空時間≥料斗運行至最下方的時間）
　　Ｉ=0、工件再落至軌道上時已到達C點→后又隨軌道上行到D點。
　　　↓
　　如此往復(fù)，工件“隨軌道上行--跳躍--再隨軌道上行…”
　　　　　　　→工件跳躍式前進，跳躍間距為AC段。
　 * 特點：
　　/工件具有大的供料速度，供料率高；
　　/工件運動平穩(wěn)性差，對定向不利；
　　/適用于形狀簡單、定向要求不高的件料及供料速度較大的場合。
　 * 運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角較大。
　　　　　　　但工件騰空時間過大→料斗復(fù)位時工件再落至軌道過晚
　　　　　　　→A點與C點的間距縮小，甚至落回原處而沒有前移。B、斷續(xù)跳躍
　 * 運動過程：
　　Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；
　　　↓
　　Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件由B點跳躍起來
　　　　　　（騰空時間<料斗運行至最下方的時間）
　　　↓　　→工件很快落至軌道上的C點、并隨軌道下行到D點；
　　Ｉ=0、工件再隨軌道從空間位置D點上行到E點。
　　　↓
　如此往復(fù)，工件“隨軌道上行--跳躍后隨軌道下行--再隨軌道上行…”
　　　　　　　→工件斷續(xù)跳躍式前進，跳躍間距為AD段。
　 * 特點：
　　/工件具有較大的供料速度，供料率較高；
　　/工件運動平穩(wěn)性一般。
　 * 運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角中等。
　C、連續(xù)滑移
　 * 運動過程：
　　Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；
　　　↓
Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件沿軌道由B點滑移
　　　↓　　　（滑移時間≥料斗運行至最下方的時間）
　　Ｉ=0、工件停下時已滑移至C點→后又隨軌道上行。
　　　↓
　　如此往復(fù)，工件“隨軌道上行--滑移--再隨軌道上行…”
　　　　　　　→工件滑移式前進，滑移間距為AC段。
　 * 特點：
　　/工件具有較大的供料速度和供料率；
　　/工件運動平穩(wěn)，利于定向；
　　/適用于形狀較規(guī)則、有定向要求的件料及供料速度較大的場合。
　 * 運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角均較跳躍時的小。
　D、斷續(xù)滑移
　 * 運動過程：
　　Ｉ=0、彈簧使料斗復(fù)位，工件依靠摩擦、空間位置從A點上行到B點；
　　　↓
　　Ｉ>0、電磁鐵吸合，由于慣性、工件沿軌道由B點滑移
　　　　　　　（滑移時間<料斗運行至最下方的時間）
　　　↓　　　→工件很快停在軌道上的B′點、并隨軌道下行到C點；
　　Ｉ=0、工件再隨軌道從空間位置C點上行。
如此往復(fù)，工件“隨軌道上行--滑移后隨軌道下行--再隨軌道上行…”
　　　　　　　→工件斷續(xù)滑移式前進，滑移間距為AC段。
　 * 特點：
　　/工件供料速度和供料率較小；
　　/工件運動平穩(wěn)，亦利于定向；
　　/適用于有定向要求但供料速度要求不高的場合。
　 * 運行條件：電磁鐵吸力、料槽振幅及拋射角均小。
　綜上：設(shè)計合理、參數(shù)選擇恰當(dāng)→不產(chǎn)生跳躍、平穩(wěn)滑移、供料較快
　　　　→首選連續(xù)滑移。
3、工件在軌道上滑移和跳躍的條件
（1）滑移條件
　　由前分析，工件沿軌道上行滑移的條件
　　　　　　a1≤g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ)
　　　　　　a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ)
　　如取α=2°（常為1~2°），β=20°（常為15~25°），μ=0.41，則
　　　　　　a1≤0.47g
　　　　　　a2≥0.41g
所以，只要合理設(shè)計，使軌道向左下方運行的加速度a2滿足一定條件，便可獲得預(yù)定的滑移狀態(tài)。
（2）跳躍條件
　　工件在慣性力作用下產(chǎn)生跳躍，脫離軌道，此時受力式（2—4）為
　　　　　　ma2sinβ-mgcosα=0　
　所以產(chǎn)生跳躍的條件為
　　　　　　a2≥gcosα／sinβ
　　同上取α=2°，β=20°，μ=0.41，則有
　　　　　　a1≤0.47g
　　　　　　a2≥2.92g
　　如將料槽受電磁力作用產(chǎn)生的振動視作簡諧振動，其頻率為f、振幅為A，則軌道最大加速度amax為
　　　　　　amax=2π2f2A
　　所以，當(dāng)amax=2π2f2A=a2≥gcosα／sinβ，工件就會產(chǎn)生跳躍式前進。
? 　★由上分析可知，連續(xù)跳躍所需加速度a2最大，斷續(xù)滑移時a2最小。
　★圓筒形料斗與直槽形的工作原理、件料運動狀態(tài)完全相同，但振動形式有區(qū)別：直槽形料斗是往復(fù)直線式振動，而圓筒形是往復(fù)扭轉(zhuǎn)式振動。

 下面介紹震動給料機的工作特點:

1、節(jié)能高效，使用簡單、投資少、體積小、重量輕、維修方便；
2、無轉(zhuǎn)動零件，不需軸承、減速機構(gòu)，不需潤滑油等；

3 、耗電量少，啟動電流小，噪音低；

4、給料槽磨損小，適用于輸送磨損性大的物料；

5、輸送量或給料方便，若與電子秤或微機控制等，設(shè)備配套實現(xiàn)自動控制。
振動給料機用途:
振動給料機在生產(chǎn)流程中，可把塊狀、顆粒狀物料從貯料倉中均勻、定時、連續(xù)地給到受料裝置中去，在砂石生產(chǎn)線中可為破碎機械連續(xù)均勻地喂料，并對物料進行粗篩分.振動給料機廣泛用于冶金、煤礦、選礦、建材、化工、磨料等行業(yè)的破碎、篩分聯(lián)合設(shè)備中。

振動給料機性能特點：
振動給料機振動平穩(wěn)、工作可靠、壽命長；可以調(diào)節(jié)激振力，可隨時改變和控制流量，調(diào)節(jié)方便穩(wěn)定；振動電機為激振源，噪聲低，耗電小，調(diào)節(jié)性能好，無沖料現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，調(diào)節(jié)安裝方便，重量輕，體積小，維護保養(yǎng)方便，當(dāng)采用封閉式結(jié)構(gòu)機身時可防止粉塵污染。

振動給料機工作原理:
振動給料機是利用振動器中的偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使篩廂、振動器等可動部分作強制的連續(xù)的圓或近似圓的運動。物料則隨篩廂在傾斜的篩面上作連續(xù)的拋擲運動，并連續(xù)均勻地將物料送至受料口內(nèi)。

振動給料機由運送物料的料槽、振動源的電磁鐵及彈簧板組成。振動給料機利用控制器產(chǎn)生的脈沖電磁鐵勵磁后，料槽就被快速拉向后下方。因為其下降速度很快，所以物料就會浮在空中，并在重力作用下掉落到料槽。接著，在彈簧板的彈力作用下，料槽又被推回到上前方。這時使料槽上的物料向前方移動。該作用以每分鐘3000次或3600次的高速度反復(fù)進行，使料槽上的物料平滑移動，所以不會引起物料破損。

綜上可見：震動上料是給料系統(tǒng)中比較常見的方式，在灌裝機中也得到廣泛應(yīng)用，尤其是顆粒灌裝機，片劑灌裝機。