تحلیل دینامیکی و آنالیز ارتعاشی تغذیه کننده های ارتعاشی کاسه ای

تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای یکی از تجهیزات اصلی در خطوط مونتاژ اتوماتیک است که وظیفه آن قرار دادن قطعات با جهت گیری صحیح در ابتدای خط می باشد. قطعات در تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای با مکانیزم لغزیدن و یا پرش به سمت جلو حرکت می کنند. در تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای دو پارامتر در کارکرد و بازدهی آن تاثیر مهمی دارد. پارامتر اول زاویه بین خط ارتعاش مسیر و مسیر است که با عنوان زاویه ارتعاش شناخته می شود. پارامتر دوم فرکانس های طبیعی تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای و شکل مودهای مربوطه آنهاست. این دو پارامتر بر سرعت تغذیه قطعات و میزان انرژی که تغذیه کننده ارتعاشی مصرف می کند اثر مستقیم داشته و به این ترتیب بر بازدهی نهایی آن تاثیر گذار هستند. در قسمت اول این تحقیق از روش المان محدود برای آنالیز مودال و آنالیز ارتعاشی یک تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای که با آهنربا تحریک می شود استفاده شد. همچنین برای ارزیابی صحت نتایج به دست آمده از این شبیه سازی، آنالیز مودال و ارتعاشی یک تغذیه کننده ارتعاشی به صورت تجربی نیز انجام گرفت و تطابق خوبی بین نتایج یافت شد. در این قسمت اثبات شد که زاویه ارتعاش لزوما با مکمل زاویه فنرهای تخت با صفحه افقی برابر نیست و اثر پارامترهای مختلف از جمله ضخامت فنر تخت، سختی لاستیک ها و جرم کاسه بر زاویه ارتعاش و فرکانس طبیعی کاری سیستم بررسی شد. قسمت دوم این پایان نامه به بررسی دینامیک قطعات تغذیه شونده در تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای می پردازد. قطعات در تغذیه کننده ارتعاشی کاسه ای برخوردهای پشت سر هم با اصطکاک دارند. برای مدل کردن حرکت قطعات از یک روش عددی بر پایه فرمول بندی روش المان های گسسته و زبان برنامه نویسی c استفاده شد. برخلاف تحقیقات گذشته در این مدل فرض شد که قطعه تغذیه شونده جرم ذره ای نیست بلکه مستطیل شکل بوده و سه درجه آزادی دارد. این شبیه سازی هر دو رفتار پریودیک و بی نظم (آشوب) قطعه را توانست نشان دهد و با انجام محاسبات برای دامنه های ارتعاش مختلف تطابق خوبی با نتایج تجربی به دست آمد. اثر زاویه ارتعاش، ابعاد قطعه، ضریب اصطکاک و زاویه مسیر نیز بر سرعت متوسط تغذیه بررسی شد و نتایج حاصل ارائه شده اند. همچنین بر خلاف کلیه مدل های پیشنهاد شده قبلی این روش می تواند برخورد بین قطعات را نیز مدل کند. بنابراین با استفاده از این مدل اثر برخورد قطعات بر سرعت تغذیه بررسی شد و نتایج نشان دادکه برخورد قطعات موجب افزایش سرعت بالا رفتن قطعات از مسیر شده که در نهایت موجب افزایش سرعت متوسط تغذیه می شود. با وجود آنکه این مدل دوبعدی روشی مناسب برای شبیه سازی قطعات می باشد و نتایج آن نیز تطابق نسبتا خوبی با نتایج تجربی دارد، اما قادر به بیان اثر شتاب کوریولیس و برخوردها با دیواره کاسه، بر رفتار قطعه و سرعت متوسط تغذیه نیست. به همین دلیل در فصل آخر این تحقیق از یک مدل سه بعدی بر پایه فرمول بندی روش المان های گسسته استفاده شد تا رفتار یک قطعه مکعب شکل با شش درجه آزادی که روی مسیر تغذیه کننده ارتعاشی حرکت می کند، بررسی گردد. در فصل چهارم نشان داده شده است که این مدل سه بعدی نیز می تواند هر دو رفتار پریودیک و بی نظم قطعه را نمایش دهد و با انجام محاسبات برای دامنه های ارتعاشی مختلف تطابق خوبی بین نتایج این مدل سه بعدی و نتایج تجربی یافت شد. با استفاده از این مدل سه بعدی نشان داده شد که قطعه در حین حرکت به سمت جلو می چرخد. همچنین نشان داده شد که موقعیت شعاعی قطعه ثابت نیست و شتاب کوریولیس بر آن اثر می گذارد. این مدل سه بعدی همچنین می تواند دلیل وجود دو ماکزیمم در نمودار تجربی سرعت متوسط تغذیه بر حسب دامنه ارتعاش را تفسیر کند و این مهمترین ویژگی این مدل محسوب می شود.