【溫馨提示】====設計包含CAD圖紙 和 DOC文檔，均可以在線預覽，所見即所得，，dwg后綴的文件為CAD圖，超高清，可編輯，無任何水印，，充值下載得到【資源目錄】里展示的所有文件======課題帶三維，則表示文件里包含三維源文件，由于三維組成零件數(shù)量較多，為保證預覽的簡潔性，店家將三維文件夾進行了打包。三維預覽圖，均為店主電腦打開軟件進行截圖的，保證能夠打開，下載后解壓即可。======詳情可咨詢QQ：1304139763
一、內(nèi)容與要求：
廢舊有色金屬回收利用是節(jié)約能源、減少環(huán)境污染、實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的有效手段。在廢舊有色金屬分選回收之前，需要一套平穩(wěn)的給料裝置。本課題是省科技支撐計劃項目“廢有色金屬復合分選關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”的一部分，主要設計目標是設計一個金屬顆粒物的給料裝置，將需要進行分選處理的廢舊有色金屬顆粒按照不同尺寸分成4道，平穩(wěn)地運送到分選識別系統(tǒng)。
要求學生具有良好的機械設計知識，熟悉三維CAD軟件的使用，并掌握一定電機傳動與控制的基礎(chǔ)知識，在此基礎(chǔ)上完成以下工作：
1. 分析金屬顆粒物的特點與給料要求、了解國內(nèi)外相關(guān)輸送裝置情況，完成分道給料裝置的總體結(jié)構(gòu)設計。
2. 給料裝置的電機傳動結(jié)構(gòu)設計。
3. 給料裝置按照物料尺寸分道機構(gòu)設計。
二、預期完成工作量：
論文：30頁 機械圖紙 A0 紙 3 張 （零件圖 裝配圖）proe5.0三維模型
三、主要技術(shù)指標：
1.把輸入直徑5mm~100mm的金屬顆粒物按不同尺寸分成4道進行輸出；
2.結(jié)構(gòu)方案要合理、體積小、易于制造。
硬幣分揀機
1 硬幣分揀機的組成
1.1 簡述
本次設計題目為硬幣分揀機設計，本項目屬于應用于現(xiàn)代化的創(chuàng)新性設計。該設備主要用于多種硬幣的分選、計數(shù)、包裝，該設備實現(xiàn)了自動化操作，達到高效、可靠、生產(chǎn)率高、減輕勞動成本的目的。在目前國內(nèi)的小面值貨幣流通的領(lǐng)域，硬幣分揀大多為人工操作，生產(chǎn)率低，浪費勞動成本。所以，此設備的研制可以改善這一狀況，節(jié)約勞動力成本，提高勞動生產(chǎn)率。
表1-1 我國目前流通幣種及其基本信息
幣種
材質(zhì)
直徑（mm）
重量 （g）
厚度（mm）
邊形
形狀
發(fā)行年份
中國第三套普通流通硬幣
菊花1角
鋁鎂合金
22.5
2.2.
2.4
平邊
外圓內(nèi)九邊形
1991-1999
梅花5角
銅鋅合金
20.5
3.8
1.65
間斷絲齒
圓形
1991-2001
牡丹1元
鋼芯鍍鎳
25
6.05
1.85
平邊
圓形
1991-1999
中國第四套普通流通硬幣
蘭花1角
鋁鎂合金
19
1.15
1.67
平邊
圓形
1999-2003
不銹鋼
19
3.2
1.67
平邊
圓形
2005-2011
荷花5角
鋼芯鍍銅
20.5
3.8
1.65
間斷絲齒
圓形
2002-2011
菊花1元
鋼芯鍍鎳
25
6.05
1.85
平邊
圓形
1999-2011
1.2 硬幣分揀機的系統(tǒng)組成
由機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。
機械系統(tǒng)可分為7個主要功能單元，各個功能單元具有一定的獨立性。
（1）硬幣的堆放和首次分選功能。
（2）硬幣的二次分選功能。
（3）硬幣的分選計數(shù)功能。
（4）硬幣的堆碼、整理功能。
（5）頂桿頂硬幣堆碼功能。
（6）薄膜輸送、包裝功能。
（7）機械手夾斷、封邊功能。
圖1-1 硬幣自動分選計量機械設計的原理圖
1、斗式電磁振動送料機 2、滑道
3、槽式電磁振動送料機 4、滑道
5、包裝機構(gòu) 6、包裝切斷機械
2 硬幣自動分選機構(gòu)
2.1 硬幣自動分選機構(gòu)的工作原理
電磁振動送料機工作時，將交流電經(jīng)半波整流后，接通電磁鐵的線圈，則在Ta 瞬間吸力最大，銜鐵被吸向下，使料斗壓著片簧向下振動，而在Tb瞬間吸力減小為零，片簧向上彈推，迫使料斗向上振動，這樣，一吸一推，使料斗產(chǎn)生伴隨著扭動的上下振動。
圖2—2 電磁振動送料機工作原理圖
1-物料 2-送料槽體 3-彈簧 4-銜鐵 5-線圈
上圖2—2（a）中物料放在由主振彈簧3支撐的供料槽體2上，銜鐵4與主振彈簧聯(lián)成一體，繞于鐵心上的線圈5中流過的是經(jīng)過半波整流后的單向脈動電流，電磁鐵就產(chǎn)生了相應的脈沖電磁力。圖2—2（b）表示在正半周期內(nèi)線圈中有電流流過，鐵心便產(chǎn)生一次脈沖電磁力吸引銜鐵，使槽體向后運動，主振彈簧因此而變形，貯存了一定的勢能；在負半周內(nèi)線圈中無電流通過，電磁力消失，彈簧就恢復變形，帶著槽體向前運動，在達到振幅位置之后又返回向后運動。由于電磁力是一個周期變化的強迫作用力，因此電振機是一個以電磁力為周期干擾力的強迫振動系統(tǒng)。
2.1.1 斗式硬幣自動分選機構(gòu)
在斗式電磁振動送料機中，它的運動方式是做扭轉(zhuǎn)運動，硬幣在料斗中隨著慣性向前運動，在料斗的側(cè)面開出四個滑道，在料槽中有不同大小的橢圓形小孔，符合規(guī)格的硬幣通過小孔直接落入滑道，滑道由上至下依次分選1元硬幣、菊花1角硬幣、5角硬幣、蘭花1角硬幣。斗式電磁振動送料機起到的是首次分選1元硬幣、菊花1角硬幣、5角硬幣、蘭花1角硬幣的作用。
2.1.2 槽式硬幣自動分選機構(gòu)
和斗式電磁振動送料機的分選過程不同的地方就是他的工作表面是直線槽形的，并且槽式電磁振動送料機做的是直線往復運動，物料在里面的運動是水平的。物料經(jīng)過滑道進入到槽式電磁振動送料機，在槽式振動送料機上有四層滑道，每一層有三個滑道。第一層分選的是1元硬幣，第二層是分選5毛的硬幣，第三層是分選1毛的硬幣。在每一層槽的底部開有橢圓行的槽，使不符合規(guī)格的硬幣直接落入下面的滑道中，從而達到硬幣的二次分選。
圖2—4 槽式電磁振動送料機
1、振動料斗 2、滑道 3、銜鐵
4、電磁鐵 5、線圈 6、隔振座
7、橡膠墊 8、底座
3 自動計量機構(gòu)
3.1 自動計量機構(gòu)的概述
自動計量機構(gòu)采用光電檢測技術(shù)。光電檢測技術(shù)是光學與電子學技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興檢測技術(shù)，是利用電子技術(shù)對光學信息進行檢測，并進一步傳遞、存儲、控制、計算和顯示等。
光電檢測系統(tǒng)的基本組成：
作為一個完整的檢測系統(tǒng)，應包括信息的獲得、變換、處理和顯示等幾個部分。因此，具體來說，光電檢測系統(tǒng)由光電傳感器、處理電路和顯示控制等三個基本部分組成，如圖3—1所示。
圖3—1 光電檢測系統(tǒng)的基本組成
顯然，框圖中的光電傳感器是檢測系統(tǒng)的核心部分。它以光為媒介，以光電探測器件為手段，將各種待測量變換成電量（電流、電壓或頻率）。它將決定整個檢測系統(tǒng)的靈敏度、精度、動態(tài)響應等。處理電路的作用是將光電傳感器輸出的微弱電信號進行放大、處理（解調(diào)、數(shù)/?；蚰?數(shù)轉(zhuǎn)換）、運算等，以適應后續(xù)顯示、控制或執(zhí)行機構(gòu)的要求。
光電傳感器通常都由光源、光學系統(tǒng)和光電探測器三部分組成，他們之間的關(guān)系如圖3—2所示。
圖3—2光電傳感器方框圖
光電傳感器的優(yōu)點和缺點：
優(yōu)點：①非接觸式檢測。不觸及被測對象，不擾亂被測系統(tǒng)，無損耗。
②響應速度高。通常響應時間為10～10s。
③檢測范圍寬。
④大量的相關(guān)作用。
缺點：①玷污影響大，必須采取措施，否則使用受限制。
②外界干擾光影響大，背景光及外干擾光的影響使信噪比變差，但可采取措施減至最小。
③使用溫度范圍小，不能用在高溫。
3.2 硬幣分揀機的控制原理
在硬幣分揀機中，控制方面是很重要的一部分，主要涉及到硬幣的記數(shù)，防滿，絲杠螺母往復運動的控制及機械手切斷裝置的控制。
其控制原理圖如下圖3—3所示。
圖3-3 硬幣分揀機的控制原理圖
首先振動送料機開始送料，光電記數(shù)器開始記數(shù)，每次記滿50個，隔板就會擋在滑道上，是硬幣不再下落。同時電機1開始正轉(zhuǎn)，絲杠向下運動，當碰到在硬幣筒底部的行程開關(guān)1，電機就開始反轉(zhuǎn)，絲杠向上運動，電機1停轉(zhuǎn)，送料機開始送料。在電機1正轉(zhuǎn)的同時，電機2反轉(zhuǎn)，機械手張開，延時一小段時間，在硬幣被絲杠頂?shù)綑C械手下面的同時，電機2正轉(zhuǎn)，機械手夾緊。當滑道里的硬幣排滿的時候，光電管感受光照，給送料機一個信號，送料機停止送料。
4 自動包裝機構(gòu)
4.1 硬幣分揀機的包裝原理
（1） 硬幣經(jīng)過振動送料機的兩次分選后經(jīng)過滑道直接滑入裝幣筒中?；郎弦惭b光電記數(shù)裝置和電磁鐵隔板防滿裝置，光電記數(shù)裝置是用來控制硬幣滑入幣筒的數(shù)量，每次記數(shù)為50枚。電磁鐵隔板的作用是防滿，每次滑入幣筒的硬幣如果滿了，電磁鐵隔板就擋在滑道上，使硬幣不再滑入幣筒。
（2）幣筒的高度正好等于五十枚硬幣的高度，我所設計的硬幣自動分選包裝機要分選出1元、5毛、1毛的硬幣，應設計好幣筒的高度，所以分選出的硬幣分別裝入三個不同高度的硬幣筒,分別是1元硬幣筒的高度為100mm，5角硬幣筒的高度為75mm，1角硬幣筒的高度也是75mm。裝幣筒的作用就是裝分選出來的硬幣，是硬幣的整理過程。
（3）絲杠頂桿是有電動機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動絲杠螺母做上下往復運動，從而完成頂桿頂硬幣的動作。每次裝滿50枚硬幣，絲杠向下運動一次，將硬幣頂下，絲杠回轉(zhuǎn)。頂桿裝置的作用是頂硬幣，由于硬幣落入幣筒中可能有不平整的，用頂桿使之平整，還有就是使堆好的硬幣在機械手張開的時候用頂桿將硬幣頂入機械手的下面，然后頂桿向上運動，機械手再一次夾緊，使落下的硬幣上面封好，完成一次包裝。在封好落下的硬幣的上部的時候也就是對下一次包裝硬幣的底部的封接。這樣往復運動，從而完成一次硬幣的記數(shù)，包裝。
（4）塑料薄膜固定在軸承座上，伸長的部分要包在幣筒的外面，下面要長出幣筒，用機械手夾緊熱封，在幣筒的側(cè)面用一個橫向封接器完成熱封薄膜的作用。每次硬幣裝滿50個，熱封器自動熱封一次。
（5）機械手主要是由電動機帶動齒輪轉(zhuǎn)動，通過電動機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而使機械手做夾緊和張開運動。
金屬顆粒物分道給料裝置設計
摘要
本課題是是省科技支撐計劃項目“廢有色金屬復合分選關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”的一部分，主要目標是設計一個金屬顆粒物的給料裝置，將需要進行分選處理的廢舊有色金屬顆粒按照不同尺寸分成4道，平穩(wěn)地運送到分選識別系統(tǒng)。
本文首先將顆料按尺寸分成四類，對不同的類，設計了通道，并在通道中設計了落料槽，槽能夠過濾掉小于該類尺寸而誤進入該類的顆粒。然后，采用了目前市場廣泛應用的振動送料原理，采用電磁振動來作為顆料運動動力源。在結(jié)構(gòu)上，采用直槽式振動盤的結(jié)構(gòu)。
然后對振動盤的結(jié)構(gòu)尺寸和動力進行計算。最合繪出振動盤相關(guān)圖紙和三維模型。
用本文的方法設計的分料裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，生產(chǎn)使用成本低。
關(guān)鍵詞：分料裝置，振動送料機，金屬分類，分選識別
Abstract
This topic is a part of province science and technology support program "waste nonferrous metal composite sorting key technology research and development", the main target is design a metal particles feeding device will require separation of processing waste non-ferrous metal particles in accordance with different size divided into 4, smoothly delivered to the sorting and recognition system.
In this paper, the particles according to the size and divided into four categories, of different classes, the design of the channel, and in the channel design of the blanking groove, groove can filter out less than the size and error into the particles. Then, the vibration feeding principle of the wide application is adopted, and the electromagnetic vibration is used as the power source of the material.. In the structure, the structure of the straight trough vibrating plate is used..
Then the structure dimensions and power of the vibration disc are calculated.. The most relevant drawing and three-dimensional model of the disc are drawn..
In this paper, the structure of the material is simple, easy to use, low cost of production.
Keywords: feeding device, vibration feeder, metal classification, sorting recognition
目 錄
摘要 I
Abstract II
目 錄 III
一、緒論 1
1.1 電磁振動給料機分類 1
1.2振動送料機的發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.3 課題研究內(nèi)容及意義 3
二、方案擬定 5
三、振動送料原理 7
3.1 工件在軌道上的受力分析 7
3.2 工件在軌道上的運動狀態(tài)分析 8
四、設計計算 13
4.1 輸送速度的計算 13
4.2 供料率Q的計算 13
4.3料斗設計 13
4.4支承彈簧的設計計算 16
4.3.1 支承彈簧的安裝角ψ計算 16
4.5電磁振動給料機的動力學計算 17
4.6 電磁參數(shù)計算 21
五、結(jié)構(gòu)設計 25
5.1殼體機架的設計 25
5.2減震塊的設計 26
5.3 彈簧支架的設計 27
六、Pro/E三維軟件建模 28
6.1 Pro/E軟件簡介 28
6.2 零件建模 30
6.2.1料斗建模 30
6.2.2支架創(chuàng)建 30
6.3 虛擬裝配 31
第五章 結(jié)論 34
參考文獻 35
36
一、緒論
1.1 電磁振動給料機分類
電磁振動給料機是一種較新型的定量、給料設備，它是利用振動使物料產(chǎn)生周期性的拋擲運動而完成向前輸送物料的。它的用途很廣，例如，用于從料倉排料；向膠帶輸送機、斗式提升機等給料；向破碎機、粉磨機喂料；以及定量包裝和定量配料等。此外，電磁振動給料機還可以用于自動控制的生產(chǎn)流程中，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。目前，在采礦、冶金、煤炭、化工、建材、機械制造以及糧食、輕工業(yè)等工礦企業(yè)中，電磁振動給料機已經(jīng)比較廣泛地獲得采用。它適用塊狀、粉粒狀物料，還適用于輸送高溫的、磨損性大的以及有腐蝕性的物料，例如：化工原料及其產(chǎn)品、食品、玻璃原料、礦石、礦粉、煤炭、型沙、等。
Ⅰ.電磁式振動機械根據(jù)電磁激振器的型式可分為電磁式與電動式兩大類。
電磁式激振器是由鐵芯、電磁線圈、銜鐵和彈簧等組成。鐵芯通常與平衡質(zhì)體固定在一起，而銜鐵則與槽體(機體)固定在一起。
電動式激振器是由直流電激磁的磁環(huán)(或永磁環(huán))、中心磁極和通有交流電的可動線圈所組成，可動線圈與振動桿或振動機體相聯(lián)接。電磁式激振器廣泛應用在工業(yè)用電磁振動機中，電動式激振器則應用在電磁振動臺中。
Ⅱ.電磁振動機械按照電磁激振力與彈性力的不同可分為以下五類：
第一類是電磁力為諧波形式的線性電振機。彈性力為線性，整個振動系統(tǒng)也為線性。這類電振機包括：交流激磁的電振機、電磁鐵漏磁很小，電路內(nèi)的電阻可忽略的半波整流電振機、半波整流加全波整流的電振機等。
第二類是電磁力為非諧波形式的線性電振機。包括：可控半波整流電振機、
半波整流或可控半波整流的降頻電振機、電路內(nèi)電阻不能忽略的半波整流電振機、半波整流加全波整流的電振機等。
第三類是電磁力為擬線性或非線性的電振機。其中包括漏磁不能忽略的電振機和利用電感進行調(diào)節(jié)的電振機等。
第四類是彈性力為擬線性或非線性的電振機。其中包括剪切橡膠彈簧或壓縮橡膠彈簧的電振機，帶有安裝間隙的橡膠彈簧電振機和兩側(cè)帶曲線壓板的板彈簧電振機等。
第五類為沖擊作用的電振機。電振機利用沖擊原理進行工作，如沖擊式電磁振動落砂機等。
Ⅲ.從供電方式上看，電磁振動給料器主要分為以下三種：
(1)交流激磁。即直接通交流電，系統(tǒng)振動頻率6000次／分。通常用于微型激振器。
(2)半波整流供電。目前可以利用可控整流器調(diào)節(jié)電流。振動頻率3000次／分。
(3)半波整流加直流。振動頻率3000次／分。
除了以上三種典型方式外，還有將50 Hz電源降頻獲得1500次／分振動的方法、H型鐵芯交直流同時供電等方法。
1.2振動送料機的發(fā)展現(xiàn)狀
國內(nèi)外，生產(chǎn)和使用振動送料機的廠家很多，從起振方式的分類來說，主要有四種，即機械式往復送料機、電磁振動送料機、電機振動送料機和壓電陶瓷式送料機。
1) 2 0世紀50年代初，最常用的是機械往復式送料機，它由偏心軸、連桿及連桿端部的彈簧所組成，工作機體借彈性連桿激起振動。其優(yōu)點有:結(jié)構(gòu)簡單、維修量小、布置所需高度小、耐用，且對物料的粒度組成、外在水分、物理性質(zhì)等要求不嚴格，能適應礦井等惡劣的環(huán)境，使用可靠、性能穩(wěn)定。目前國內(nèi)較大的振動機械廠如:唐山礦山機械廠、河南省鶴壁市煤電通用機械廠等仍在生產(chǎn)這種K型往復式送料機。其主要缺點是:由連桿和偏心軸傳動，往復作業(yè)，比較笨重、動力消耗大、處理量小且成間接成堆式不均勻給料;另外，隨著工業(yè)機械化、自動化程度的提高機械往復式送料機己無法滿足生產(chǎn)的需要，繼而在60年代出現(xiàn)了電磁振動送料機。
2) 電磁振動送料機(簡稱電振機)屬于雙質(zhì)體共振型，它是由電磁激振器驅(qū)動的。電磁激振器由鐵芯、線圈及銜鐵組成，交變電流或脈動電流通過線圈，使電磁鐵產(chǎn)生周期變化的電磁吸力，從而使工作機體產(chǎn)生振動。其相對于機械往復式送料機具有處理能力大、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可無極調(diào)速以及電耗少等優(yōu)點，適應性更加廣泛，在全國工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛得應用。
目前，電磁振動送料機存在的主要問題是輸送物料的效率低、能耗大，尤其是直接影響送料機運量的振幅大小，需由電磁鐵間隙、板彈簧片數(shù)以及聯(lián)接桿螺母松緊程度等因素決定，調(diào)節(jié)起來比較復雜;并且經(jīng)過長期使用，送料機會出現(xiàn)彈性系數(shù)改變、頂緊螺栓變松等情況，給振幅的精確控制帶來困難[71。另外，給料槽和物料質(zhì)量的改變會改變送料機的固有頻率，也就是說在電磁式振動送料機的使用過程中由于物料成分、密度等物理性質(zhì)的不同所引起的不同程度的負載效應也會影響送料機振幅的穩(wěn)定性。
3) 到了70年代末至80年代初，旨在改進電磁振動送料機上述缺點的電機振動給煤機應運而生，它是一種單質(zhì)體振動型的給料設備，雖然其從原理看遠不如前者，但就本身結(jié)構(gòu)而言，既簡化了調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)使工人便于調(diào)節(jié)和操作，又使同機型的運量有所增加，機重減少。
目前國內(nèi)外各振動送料機生產(chǎn)廠商的主要產(chǎn)品均為電磁振動送料機和電機振動送料機，除國內(nèi)的唐山礦山機械廠、河南省鶴壁市煤電通用機械廠外還有眾多國外大型企業(yè)，如美國的JVI振動機械和FMC科技等[9,10]電機 振 動 送料機的不足之處有3點:①將振源改在電動機內(nèi)部，這樣普通電機己不能滿足要求，必須選用振動電機，到現(xiàn)在為止國內(nèi)廠家生產(chǎn)的該電機功率為2.2^6 kW，成功的功率為3 kW，保質(zhì)的功率為2.2 kW，且其價格比普通電機高，如用防爆型不但造價高，性能也很難保證。②參振電機在送料機槽體上立式安裝，軸承除受正常的徑向力外，尚有較大的軸向力，嚴重影響電機的使用壽命(在開機率較高的地方，最長使用壽命不超過1年，并多為一次性報廢).③振動帶來槽體破裂，也增加了維修工作量。正是由于這些致命缺點的存在，電機振動送料機的應用受到很大的限制，電機振動送料機并沒能取代電磁振動送料機，相反電磁振動送料機的應用更為廣泛。
1.3 課題研究內(nèi)容及意義
我國是有色金屬資源短缺的國家，節(jié)約和合理使用資源顯得特別重要。世界上工業(yè)發(fā)達國家對再生資源利用相當重視。近10年來世界再生銅產(chǎn)量已占原生銅產(chǎn)量的40%~45%,美國約占本國原生銅產(chǎn)量的60%,日本約占45%，德國約占80%。世界再生鋁產(chǎn)量也占原生鋁產(chǎn)量的30%~50%，美國約占本國原生鋁的50%，日本約占90%，德國約占45%。世界再生鉛產(chǎn)量也占原生鉛產(chǎn)量的40%~60%，美國約占本國原生鉛的75%，日本約占60%，德國約占55%。鋅、鎳、鎂、錫、銻等再生資源也得到不同程度的利用。
由上可見，廢舊有色金屬回收利用是節(jié)約能源、減少環(huán)境污染、實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的有效手段。
目前我國廢舊金屬回收技術(shù)裝備水平不高，廢雜金屬拆解、揀選、收集等預處理產(chǎn)業(yè)屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，以手工操作為主，有近百萬農(nóng)民工參與，機械化和自動化程度很低，這也是我國人力資源豐富才能實現(xiàn)的。在廢雜金屬加工利用方面，除少數(shù)企業(yè)回收工藝和裝備比較先進，有一定的生產(chǎn)規(guī)模，環(huán)境保護比較好，金屬回收率比較高外，絕大多數(shù)企業(yè)和個體戶都是設備簡陋，技術(shù)落后，燒損大，能耗高，金屬回收低，而且多金屬品種混雜，質(zhì)量不穩(wěn)定，難以生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品。
在廢舊有色金屬分選回收之前，需要一套平穩(wěn)的給料裝置。本課題是省科技支撐計劃項目“廢有色金屬復合分選關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”的一部分，主要目標是設計一個金屬顆粒物的給料裝置，將需要進行分選處理的廢舊有色金屬顆粒按照不同尺寸分成4道，平穩(wěn)地運送到分選識別系統(tǒng)。
二、方案擬定
本文設計的金屬顆料分道裝置的要求是：把輸入直徑0mm~100mm的金屬顆粒物按不同尺寸分成4道進行輸出，將0~100顆料分為四類:
A 直徑大于0mm，小于等于10mm
B 直徑大于10mm，小于等于30mm
C 直徑大于30mm，小于等于50mm
D 直徑大于50mm，小于等于100mm
由于軌道寬度為400mm,因此，下在好可將四類顆料分為八道軌道，每一類顆料可占兩條軌道。
由于電磁振動給料機是一種較新型的定量、給料設備，它是利用振動使物料產(chǎn)生周期性的拋擲運動而完成向前輸送物料的。本文利用這一原理設計本分料裝置。
顆料放于振動的料筒中，顆料在振動給料筒的推力下，各種金屬顆料沿傾斜軌道往上運動，經(jīng)過分類分料后，越過頂點然后進入傳送軌道。
顆料的運動能量來源振動，利用振動的原理實現(xiàn)給料。
振動送料機是一種高效的供料裝置,它的結(jié)構(gòu)簡單,能量消耗小,工作可靠平穩(wěn),工件間相互摩擦力小,不易損傷物料,改換品種方便,供料速度容易調(diào)節(jié)。從結(jié)構(gòu)上分有直槽式和圓盤式兩類,從激振方式分電磁激振式、機械激振式和氣動激振式。在電子工業(yè)中。振動送料機是借助于電磁力產(chǎn)生微小的振動,依靠慣性力和重力的綜合作用驅(qū)使件料沿料槽向上向前送進,并在送料過程中自動定向,成單行按規(guī)定的方向和位置排列送出,它是一種常用的件料上料機構(gòu)。
本設計將振動給料機設為直槽式。顆料放于振動料筒中，顆料在電磁振動的作用力下，各種金屬顆料沿軌道往上運動，軌道分成八道料槽。
1. 顆料在向前運動時，經(jīng)過第7、8道口子，允許直徑10mm以下顆料通過，而直徑大于10mm顆料則被擋入下一通道；
2. 第5、6道口子，允許30mm以下顆料通過，而大于30mm顆料則被擋塊擋入第3、4通道口子；通道中開有10mm落料槽，如果萬一有小于10mm的顆料進入了該通道，則從該落料槽落入振動料筒中
3. 第3、4道口子，允許50mm以下顆料通過，而大于50mm顆料則被擋塊擋入第1、2通道，通道中開有30mm落料槽，如有小于30mm的顆料進入了該通道，則從該落料槽落出去重新進入振動料筒中；
4. 第1、2通道允許所有大顆料通過，通道中開有50mm落料槽，如果有小于50mm的顆料進入了該通道，則落出去進入振動料筒中；
三、振動送料原理
振動盤工作原理主要是由一個振動電磁振動器作動力,振動馬達工作時產(chǎn)生定向頻率的力.只要把振動盤看成是一種斜面，再對這個斜面進行物理學的受力分析，你就能很容易理解他的工作原理了。
為方便分析，以直槽式上供料器為例，
1 料槽 2 工件 3 支承彈簧 4 電磁鐵 基座
圖3-1 振動盤工作原理
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)，周而復始→工件在軌道上作由低到高的運動。
3.1 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，支承彈簧復位，軌道以加速度a1向右上方運動，工件力平衡如圖：
圖3-2
ma1cosβ+mgsinα=F=μN （3—1）
ma1sinβ+mgcosα=N ?。?—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：
圖3-3
ma2cosβ-mgsinα=F=μN ?。?—3）
ma2sinβ-mgcosα=-N （3—4）
3.2 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 ?。?—5）
a1>g(sinα-μcosα)/(μsinβ-cosβ) ?。?—6）
當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) ?。?—7）
Ｉ>0，a2≥g(sinα+μcosα)/(μsinβ+cosβ) ?。?—8）
電磁振動供料器要實現(xiàn)預定的上供料，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3-4 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，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，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，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，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。
綜上所述：設計合理、不產(chǎn)生跳躍、平穩(wěn)滑移、供料較快的方式為
連續(xù)滑移。
3.3 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：直槽形料斗是往復直線式振動，而圓筒形是往復扭轉(zhuǎn)式振動。
電磁振動盤是由一個電磁振動器（電磁吸鐵和銜鐵的總稱）作動力，將電能換為機械振動能，料斗下面有個脈沖電磁鐵，可以使料斗垂直方向振動，由于多組（3組及以上）彈簧片的傾斜，使料斗繞其垂直軸做扭擺振動。料斗內(nèi)零件，由于受到這種振動，而沿螺旋軌道上升，直到送到出料口。
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)送至相應工位。
四、設計計算
4.1 輸送速度的計算
振動給料機輸送速度與物料的物理性質(zhì)、料層厚度以及振動頻率、振幅、振動方向角有關(guān)。
當物料顆粒在振動槽中的垂直向上加速度分量達到-g后，以槽體的速度脫離輸送槽，在拋擲過程中只受地心引力作用，而且重新與槽體接觸時只引起塑性沖擊，則輸送理論速度可以用下式計算：
(m/s) (4-1)
=
=0.08（m/s）
式中g(shù) ——重力加速度(m/)
f ——振動頻率(Hz)
n ——系數(shù)。(上式中n取0.9)
4.2 供料率Q的計算
振動上料器的供料率取決于供料器的給料速度；
給料速度一般用工件在料道上移動的平均速度來估算。
料斗結(jié)構(gòu)確定之后，上料器的供料率為：
3.84
式中——輸送速度
——有效率，取0.9
4.3料斗設計
1、料斗的結(jié)構(gòu)設計
料斗的結(jié)構(gòu)多樣，本設計采用的是直槽式振動送料機，因此，本文額采用方筒形結(jié)構(gòu)。
圖4-1 料斗結(jié)構(gòu)
料斗筒體與軌道：
一般料斗：筒體與螺旋軌道采用整體結(jié)構(gòu)（車制軌道或整體鑄造）。
大型料斗：常采用拼焊結(jié)構(gòu)形式。
軌道的工作面一般與料斗內(nèi)壁成直角，有時向上傾斜5°~10°。
料斗筒體與筒底（料斗底盤）
一般分別加工，再用螺釘連接（是由于工藝原因）；
筒體與筒底的連接須注意同心度和牢靠；
料斗底盤與銜鐵之間應裝有隔磁板（銅或鋁材），或用隔磁材料做底盤。
軌道及其出口：
軌道最上部的出料口應以切線方向伸出一段距離。
出料口與輸料槽的連接方法有對接法和承接法，且出料口（振動）與輸料槽（靜止）之間應留有間隙δ（如圖）。
料斗的零件材料選用：
料斗應盡量做得輕巧→系統(tǒng)易起振。
重量輕、易加工、表面光潔，耐磨損、隔磁，成本低。
常用材料有：
不銹鋼——表面光潔、耐磨，但加工困難、成本高、比重大；
鋁合金——質(zhì)輕、不會磁化，但表面不光；
銅合金——加工方便、不會磁化，但比重也較大；
硬塑料或有機玻璃——都較輕、表面光潔，但耐磨性較差。
2、振動盤中工件定向方法
電磁振動上供料器中的單件在進入加工工位前，要求沿料道自下而上，并自動排列、定向。
自動定向常采用剔除法——根據(jù)工件形狀、重心，在軌道上安置擋塊、缺口、斜面、槽子等，以使不符合定向的工件被矯正或剔除，而符合定向的工件順利通過，從而實現(xiàn)自動排列、定向。
3、料斗的尺寸計算
1)、料斗的升角
由升程及中徑小決定：
越小→工件平均速度就高
但升程減小→料道螺旋圈數(shù)增加→料斗尺寸增大。
太大→工件上料速度降低，甚至無法向上滑移。
根據(jù)工件上行滑移的臨界條件(a1
收藏