Устройство для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин
DEVICE FOR FINISHING-CLEANING AND HARDENING TREATMENT OF MACHINE PARTS

Изобретение относится к отделочно-зачистной и упрочняющей обработке деталей в свободной гранулированной среде, и может быть использовано в машиностроении при безразмерной обработке деталей.
Известен галтовочный барабан (а.с. СССР №1310174, кл. В24В 31/02, 1987), содержащий установленный на станине и снабженный приводом вращения барабан со средствами для загрузки и разгрузки деталей, выполненный из секций, оси которых параллельны и совпадают с осью вращения и смонтированы в виде трех многогранников, три грани которых - многоугольники, а две другие - треугольники, соединенные боковыми четырехугольными гранями так, что одноименные ребра треугольных граней соседних многоугольников расположены под углом 90°.
Недостатками известного галтовочного барабана являются ограниченные технологические возможности и недостаточная производительность.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для отделочно-упрочняющей обработки (патент РФ №2542222, кл. В24В 31/02, опубл. 20.02.2015), содержащее упруго установленный на станине со средствами для загрузки и выгрузки барабан с приводом, выполненный в виде наклонно установленного относительно горизонтальной оси цилиндра с торцевыми стенками эллиптической формы, причем торцевая стенка барабана у средства для загрузки выполнена плоской и смонтирована под углом к оси вращения барабана, а торцевая стенка барабана у средства для разгрузки размещена перпендикулярно к оси вращения барабана и выполнена конической формы, при этом по всей длине барабана смонтирована цилиндрическая пружина волнообразной формы, с плоским сечением витков и с направлением витков, совпадающим с направлением вращения барабана, которая оборудована устройством для изменения шага витков за счет ее растяжения или сжатия.
Недостатками известного устройства для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки являются ограниченные технологические возможности и недостаточная производительность.
Задачей изобретения является усовершенствование устройства для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин, позволяющее улучшить ее эксплуатационные характеристики.
Техническим результатом изобретения является расширение технологических возможностей, повышение надежности и производительности устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин, содержащем упруго установленный на станине со средствами для загрузки и выгрузки барабан с торцевыми стенками, снабженный приводом, при этом барабан выполнен винтовым, в виде винтового наклонного усеченного конуса с волнообразной боковой поверхностью по его периметру и с плоскими основаниями, в виде торцевых щек эллиптической формы, смонтированными под острым углом одна к другой и под разными острыми углами к оси вращения винтового барабана, при этом винтовой барабан установлен под острым углом к оси вращения и снабжен загрузочной и разгрузочной цапфами конической формы с уклоном в одну сторону выгрузки, и жестко закрепленными по их внутренним диаметрам коническими пружинами с витками круглого сечения и уклоном в сторону выгрузки, причем большие оси торцевых щек винтового барабана повернуты по оси его вращения друг относительно друга на острый угол, при этом волнообразная боковая поверхность по его периметру сгибается с образованием винтовых поверхностей.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемой конструкции устройства для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин.
Новизна заключается в том, что барабан выполнен винтовым в виде винтового наклонного усеченного конуса с волнообразной боковой поверхностью по ее периметру и с плоскими основаниями в виде торцевыми щек, смонтированными под острым углом одна к другой и под разными острыми углами к оси вращения винтового барабана, что позволяет повысить производительность и расширить технологические возможности устройства, в том числе и за счет придания волнообразной боковой поверхности усеченного конуса (винтового барабана) дополнительного поперечного движения обрабатываемым деталям и частицам рабочих сред (массы загрузки) внутри винтового барабана.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что криволинейные поверхности по периметру винтового барабана придают дополнительное движение массам загрузки внутри винтового барабана не только с большой амплитудой и с малой частотой, но и также наложением на эти движения колебаний с малой амплитудой и большой частотой, создаваемых за счет дебаланса винтового барабана, а также поверхностями волнообразной формы, что повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что центры симметрии внутренней поверхности винтового барабана в каждом его элементе поперечного сечения смещены относительно оси вращения винтового барабана, что нарушает скорость и направление движения масс загрузки, расширяет технологические возможности, повышает производительность.
Новизна заключается также в том, что за счет дебаланса масс загрузки и массы самого винтового барабана, который генерирует и придает массам загрузки высокочастотные колебания с малой амплитудой, которые накладываются на низкочастотные колебания движущихся внутри винтового барабана масс загрузки с большой амплитудой и малой частотой. Такое совместное воздействие разных по частоте и амплитуде колебаний повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается в том, что совместное влияние вращательного движения винтового барабана и движущихся внутри его с низкочастотными колебаниями и с большой амплитудой масс загрузки, и совмещение с этими движениями колебаний платформы с закрепленным на ней винтовым барабаном, а также высокочастотных колебаний с малой амплитудой, создаваемых за счет дебаланса барабана, придает массам загрузки сложное пространственное движение, что повышает производительность, расширяет технологические возможности.
Новизна состоит также в том, что по всей длине внутри цапфы со стороны загрузки и цапфы со стороны разгрузки закреплен рабочий орган в виде пружины с круглым сечением витков, которая нарушает скорость и направление движения масс загрузки при их встрече с витками этих пружин, что повышает надежность, производительность и расширяет технологические возможности.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - винтовой барабан, общий вид; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - винтовой барабан, наглядное изображение.
Устройство для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин (фиг. 1, фиг. 2) состоит из винтового барабана 1, средства для загрузки 2, средства для выгрузки 3 обработанных деталей, средства для выгрузки отходов производства 4 (облой, окалина, заусенцев) и привода (на чертежах не показано). Винтовой барабан 1 снабжен загрузочной цапфой 5 и разгрузочной цапфой 6 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 7 и 8. Носок 9 средства для загрузки 2 входит в отверстие втулки 5 винтового барабана 1. Средство для загрузки 2, подшипниковые опоры 7 и 8 со смонтированным в них винтовым барабаном 1 закреплены на станине 10. Стан 10 подвешена на четырех пружинах 11, которые закреплены на основании 12. Для увеличения скорости продольного перемещения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред от загрузки к выгрузке устройство для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин снабжено приспособлением (на чертеже не показано) для придания наклона оси вращения винтового барабана 1 относительно горизонта. По всей длине загрузочной цапфы 5 и разгрузочной цапфы 6 закреплены конические пружины 13 и 14 с круглым сечением витков.
1
1
2
2
Барабан 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 5) выполнен винтовым в виде винтового наклонного усеченного конуса с волнообразной боковой поверхностью по его периметру и с плоскими основаниями в виде торцевых щек эллиптической формы 15 и 16, смонтированными под острым углом β одна к другой и под разными острыми углами ψ и ϕ к оси вращения винтового барабана 1, при этом винтовой барабан 1 установлен под острым углом α к оси его вращения и снабжен загрузочной и разгрузочной цапфами 5 и 6 конической формы с уклоном в сторону выгрузки и жестко закрепленными по их внутренним диаметрам коническими пружинами 13 и 14, с витками круглого сечения и уклоном в сторону выгрузки, причем большие оси i-i и i-i (фиг. 5) торцевых щек 15 и 16 винтового барабана 1 повернуты по оси его вращения друг относительно друга на острый угол ω, при этом волнообразная боковая поверхность по его периметру сгибается с образованием винтовых поверхностей. По периметру разгрузочной цапфы 6 выполнены отверстия 17, позволяющие отделять отходы производства (заусенцы, облой, окалину) в средство для отходов 14 от обработанных деталей, которые выгружаются в средство для выгрузки 3.
Устройство для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин работает следующим образом.
При вращении винтового барабана 1 массы загрузки (обрабатываемые детали и частицы рабочих сред) совершают движения по различным эллиптическим траекториям, размеры которых меняются по длине винтового барабана 1 в каждом поперечном сечении (фиг. 1, фиг. 2, фиг, 3, фиг. 4, фиг. 5), при этом центры симметрии внутренней поверхности винтового барабана 1 в каждом его элементе поперечного сечения смещены относительно оси вращения винтового барабана 1, что нарушает не только скорость и направление движения масс загрузки, но и способствует созданию эксцентриситета, и массам загрузки сообщаются низкочастотные колебания с большой амплитудой. Этому способствуют волнообразная боковая поверхность винтового барабана 1 и карманы криволинейной формы по внутреннему периметру винтового барабана 1, которые захватывают порции масс загрузки при вращении винтового барабана 1, поднимают выше угла естественного откоса и бросают на противоположные стенки винтового барабана 1, навстречу вращающейся волнообразной боковой поверхности винтового барабана 1 и карманам криволинейной формы по периметру винтового барабана 1, увеличивая, таким образом, частоту и энергоемкость взаимодействия обрабатываемых деталей и частиц рабочих тел, что позволяет повысить производительность, надежность и расширяет технологические возможности.
При этом за счет дебаланса масс барабана 1 и размещенных внутри него обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, станине 10, упруго установленной на основании 12, создаются высокочастотные колебания с малой амплитудой.
Поэтому совместное воздействие на обрабатываемые детали и частицы рабочих сред низкочастотных колебаний с малой амплитудой и низкочастотных колебаний с большой амплитудой, а также нарушения скорости и направления движения масс загрузки повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Массы загрузки совершают сложное пространственное движение в вертикальной плоскости - по эллиптическим траекториям, так как боковая винтовая поверхность волнообразной формы винтового барабана 1 выполнена с поверхностью по периметру в виде волнообразной поверхности и плоскими торцевыми стенками эллиптической формы 15 и 16, размещенными под острым углом друг к другу и к оси вращения винтового барабана 1, размещенными наклонно под острым углом α к горизонтальной оси вращения барабана 1, а в горизонтальной плоскости - возвратно-поступательное, с наложением на эти движения низкочастотных колебаний, возбуждаемых асимметричным положением винтового барабана 1 и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а также чередующимися выступами и впадинами волнообразной боковой поверхности винтового барабана 1. В результате, поток движущихся деталей и частиц рабочих сред не стационарен, а размеры и расположение активного их смешивания заметно меняются за время одного оборота винтового барабана 1. В результате нарушения упорядоченности процесса движения масс загрузки, движение их становится более активным, ликвидируются зоны малоподвижности, возрастает энергоемкость соударений потоков масс загрузки (обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред) между собой и со стенками винтового барабана 1, а также торцевыми стенками 15 и 16, что обеспечивает повышение производительности обработки и расширение технологических возможностей. Процесс нестационарности движения масс загрузки усугубляется расположением торцевых стенок 15 и 16, большие оси эллипсов которых повернуты относительно друг друга на острый угол со, что существенно меняет направление движения масс загрузки вдоль оси вращения винтового барабана 1 и создает зоны различного давления торцевых стенок 15 и 16 на обрабатываемые детали и частицы рабочих сред. Поэтому массы загрузки имеют возможность под воздействием геометрического уклона винтового барабана 1 и разности давления торцевых стенок 15 и 16 друг к другу и к оси вращения винтового барабана 1 не только двигаться по сложным траекториям, но и перемещаться в осевом направлении от загрузки к выгрузке. Усложнению траекторий перемещения масс загрузки способствуют витки пружин 13 и 14 конусной формы и карманы волнообразной формы по внутреннему периметру винтового барабана 1, которые захватывают порции масс загрузки при вращении винтового барабана 1, поднимают выше угла естественного откоса и бросают на противоположные стенки винтового барабана 1, навстречу вращающимся карманам по периметру винтового барабана 1, увеличивая, таким образом, частоту и энергоемкость взаимодействия обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, что позволяет повысить производительность, надежность и расширить технологические возможности.
Скорость перемещения масс загрузки от загрузки к выгрузке можно регулировать изменением угла наклона всего устройства для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин.
Предлагаемая конструкция устройства для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин позволяет повысить производительность, расширить технологические возможности.
Преимущества обеспечиваются за счет того, что винтовой барабан 1 по периметру выполнен волнообразной формы, при этом плоские торцевые стенки расположены под углом друг к другу и к оси вращения винтового барабана 1, размещены наклонно под острым углом к горизонтальной оси вращения винтового барабана 1, повернуты относительно друг друга на острый угол, что позволяет повысить производительность, расширить технологические возможности за счет одновременного воздействия на массы загрузки высокочастотных колебаний с малой амплитудой и низкочастотных колебаний с большой амплитудой, а также нарушения скорости и направления движения масс загрузки.
Технико-экономические преимущества обеспечиваются за счет расширения технологических возможностей, повышения производительности измельчения, а также за счет создания дебаланса во вращающемся винтовом барабане, что придает ему и платформе устройства низкочастотные колебания за счет придания массам загрузки сложного пространственного движения с поджатием их потоков и одновременного воздействия на них колебаний в трех взаимно перпендикулярных направлениях.