Оборудование на базе винтовых роторов в машиностроении

Машиностроение и машиноведение

УДК 621.9.042

DOI: 10.30987/article 5b05328c1182c5.75415372

Г.В. Серга, Э.А. Хвостик

ОБОРУДОВАНИЕ НА БАЗЕ ВИНТОВЫХ РОТОРОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Представлено оборудование на базе винтовых роторов. Представлены станки и винтовые роторы условно конической формы.

Ключевые слова: винтовые роторы, обрабатываемые детали, частицы рабочих сред, колеба-

ния.

G.V. Serga, E.A. Khvostik EQUIPMENT BASED ON SCREW ROTORS IN MECHANICAL ENGINEERING

In the paper there is presented equipment based on screw rotor where the design of a work chamber allows carrying out mass oscillations of charging (work pieces and particle of work environment) with higher amplitude of displacement (10...1000mm and more) for finish-cleaning and strengthening processing. There is offered a standard diagram of the machine for finish-cleaning

parts in a continuous flow (at that the term of pressed parts working does not exceed 1.7min. The analytical dependences for the definition of the part stirring rate in a machine from charging up to unloading are shown.

Key words: screw rotors, work pieces, particles of working environment, oscillations.

Введение

Представленное оборудование характеризуется тем, что конструкция рабочей камеры позволяет для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки осуществлять колебания масс загрузки

(обрабатываемых деталей и частиц рабочей среды) с большой амплитудой перемещения (10... 1000 мм и более).

Методы и пути создания оборудования зачистной и упрочняющей обработки

Основным признаком, отражающим сущность рабочего процесса в винтовых роторах, является наличие по периметру разнонаправленных ломаных винтовых линий (канавок), а также дискретно расположенных по отношению к этим линиям и друг к другу плоских элементов. Варьируя

на базе винтовых роторов для отделочно-

данные параметры, можно влиять на колебательный процесс масс загрузки, т.е. изменять сложное пространственное движение, уменьшая или увеличивая при этом транспортный или технологический эффект.

Рис. 1. Схема движения рабочих сред и обрабатываемых деталей в винтовых роторах (поперечное сечение): а - лавинообразный режим работы; б - водопадный режим работы

Как видно из рис. 1, потоки масс загрузки, поднявшись по направлению вращения винтового ротора выше угла естественного откоса, движутся под разными углами к противоположным стенкам ротора. При этом они встречаются с другими потоками масс загрузки, движущимися под

другими углами, обеспечивая повышение смешиваемости и энергоемкости взаимодействия друг с другом. Поэтому величина диаметра винтового ротора и определяет величину амплитуд движения масс загрузки.

Результаты исследования

На рис. 2 представлена типовая схема станка для непрерывной отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей [1].

Наиболее часто при создании оборудования используют винтовые роторы условно цилиндрической и условно конической формы. Однако, как показал опыт,

при применении условно цилиндрических винтовых роторов для обеспечения надежности движения масс загрузки от загрузки к выгрузке создается небольшой (3-5°) их наклон, чтобы за счет действия составляющей силы тяжести создать перемещение масс загрузки в нужную сторону [2 - 6].

Рис. 2. Станок для непрерывной отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей: 1 - винтовой ротор; 2 - загрузочное приспособление; 3 - обрабатываемые детали; 4 - шарики; 5 - наружный барабан;

6 - выходной люк; 7 - отходы обработки; 8 - отверстия для вывода отходов обработки; 9 - винтовые направляющие; 10 - отверстия диаметром меньше гранул рабочей среды; 11 - кожух; 12 - отстойная камера; 13 - средство для перегрузки

Поэтому предлагается в станках монтировать винтовые роторы условно конической формы (рис. 3, 4). При этом разно-направленность винтовых поверхностей усиливает эффект перемешивания масс загрузки, а значит, повышает интенсивность контактирований рабочих сред и обрабатываемых деталей и увеличивает энергоемкость воздействия рабочих сред на обрабатываемые детали, что обеспечивает повышение производительности от-

делочно-зачистной и упрочняющей обработки. На рис. 3 схематично показаны известные конструкции винтовых роторов условно конической формы [7 - 10]. На рис. 4 представлено наглядное изображение винтового ротора, выполненное в программе КОМПАС-3Б.

Экспериментальные исследования показали, что скорость перемещения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в винтовых роторах от загрузки к выгрузке

тового ротора; гщ, шг - массы обрабатываемых деталей и рабочих сред; ш - угловая скорость винтового ротора; В1, В2, Вз - коэффициенты, характеризующие геометрию винтового ротора.

может быть определена зависимостью в виде полинома:

где Ао = кт - поправочный коэффициент; кт = ^ - коэффициент загрузки вин-

Для мойки обрабатываемых деталей и рабочих сред в предлагаемых станках используются моющие растворы. Температура нагрева моющих растворов - 50... 70°.

На рис. 5 показан в сборе винтовой барабан 5 с расположенным внутри винтовым агрегатом 1 (рис. 2).

Рис. 4. Винтовой ротор из равносторонних и равнобедренных треугольников, выполненный в программе КОМПАС -3Б

Рис. 5. Барабан станка для непрерывной отделочно-зачистной обработки деталей в сборе с винтовым ротором

Выводы

1. Предложены схемы винтовых роторов условно конической формы в зависимости от основных параметров разнонаправленных винтовых поверхностей: шага, количества заходов, количества и расположения дискретно смонтированных плоских

элементов.

2. Непрерывно движущиеся через внутреннюю полость винтового ротора частицы масс загрузки осуществляют внутри винтового агрегата поступательно-вращательное движение с наложенными

колебаниями, в результате чего они интенсивно перемешиваются, повышается производительность. Время снятия заусенцев и скругления кромок штампованных деталей, например щёк сельскохозяйственных

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. с. 1414584 Российская Федерация, МКИ В 24 В 31/02. Установка для абразивной обработки деталей / Г.В. Серга; Армавир. гос. пед. ин-т. -№ 4105087; заявл. 10.08.86; опубл. 07.08.88, Бюл. № 9.

2. Серга, Г.В. Внедрение идеологии Л.Н. Кошкина в виброупрочняющие технологии на примере винтовых роторов / Г.В. Серга, В.А. Лебедев // Вестник РГТУ им. П.А. Соловьева. - Рыбинск, 2017. - С.126-132.

3. Серга, Г.В. Повышение эффективности отде-лочно-упрочняющей обработки деталей на основе роторно-винтовых технологических систем / Г.В. Серга, В.А. Лебедев, Г.В. Демин, А.А. Ломавцев // Материалы XVI Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Братск, 2017. - С. 111-115.

4. Серга, Г.В. Совершенствование форм рабочих органов устройств для отделочно-зачистной и упрочняющей обработки деталей машин сельскохозяйственного машиностроения / Г.В. Сер-га, И.И. Табачук // Труды КубГАУ. - 2017. - № 1 (64). - С. 258-264.

5. Серга, Г.В. Перспективные направления применения винтовых роторов в машиностроении и других отраслях / Г.В. Серга, В.А. Лебедев // Аспекты развития науки, образования и модернизации промышленности: материалы всерос. науч.-практ. конф. - ДГТУ, 2017. - С. 177-187.

6. Серга, Г.В. Компоновочные схемы малогабаритных роторно-винтовых вибрационных технологических систем для отделочно-упрочняющей обработки деталей / Г.В. Серга,

1. A.C. 1414584 the Russian Federation, IIC B 24 B 31/02. Plant for Abrasion of Parts / G.V. Serga: Armavir State Pedagogical Ins. - No. 4105087; applied 10.08.86; published 07.08.88, Bull. No.9.

2. Serga, G.V. Koshkin's ideology introduction into vibro -strengthening techniques by example of screw rotors / G.V. Serga, V.A. Lebedev // Bulletin of Solovyov STU of Rybinsk. - Rybinsk, 2017. - pp. 126-132.

3. Serga, G.V. Efficiency increase of part finish-strengthening based on rotor-screw technological systems / G.V. Serga, V.A. Lebedev, G.V. Demin, A.A. Lomavtsev // proceedings of the XVI-th All-Russian Scientific Technical Conf. with Inter. Participation. - Bratsk, 2017. - pp. 111-115.

4. Serga, G.V. Labour body improvement in devices for finish-cleaning and strengthening of agricultural machinery / G.V. Serga, I.I. Tabachuk // Transac-

машин, не превышает 1,7 мин.

3. Для внедрения станков на базе винтовых роторов предлагаются рабочая документация и технология их изготовления.

В.А. Лебедев, М.М. Чаава, Г.В. Дёмин // Наукоёмкие технологии в машиностроении. - 2017. -№ 10 (76). - С. 24-27.

7. Пат. 2151681 Российская Федерация, МПК В24В 31/02 (2000.01). Галтовочное устройство / А.Н. Иванов, А.В. Ляу, Г.В. Серга, И.И. Табачук; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. -№ 2000118995/02; заявл. 17.07.00; опубл. 27.04.02, Бюл. № 12.

8. Пат. 2181656 Российская Федерация, МПК В24В 31/02 (2000.01). Галтовочный барабан / А.Н. Иванов, А.В. Ляу, И.Н. Лукин, И.И. Табачук, Г.В. Серга; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. - № 2000118995/02; заявл. 17.07.00; опубл. 27.04.02, Бюл. № 12.

9. Пат. 2572685 Российская Федерация, МПК В24В 31/02 (2006.01). Устройство для отделоч-но-зачистной обработки / А.Ю. Марченко, А.Н. Иванов, В.А. Лебедев, В.В. Иванов, Г.В. Серга; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. -№ 2014129160/02; заявл. 15.07.14 ; опубл. 20.01.16, Бюл. № 2.

10. Пат. 2186672 Российская Федерация, МПК В24В 31/02 (2000.01). Устройство для галтовки / А.Н. Иванов, И.Н. Лукин, И.И. Табачук, Г.В. Серга; заявитель и патентообладатель Кубанский государственный аграрный университет. -№ 2000119665/02; заявл. 24.07.00; опубл. 10.08.02, Бюл. № 22.

tionsof of KubanSAU. - 2017. - No.1 (64). - pp. 258-264.

5. Serga, G.V. Outlooks in use of screw rotors in mechanical engineering and other branches / G.V. Serga, V.A. Lebedev // Aspects in Development of Science, Education and Industry Updating: Proceedings of All-Russian Scientific Practical Conf. -DSTU, 2017. - pp. 177-187.

6. Serga, G.V. Assembly circuits of small-size rotorscrew vibration technological systems for part finish-strengthening / G.V. Serga, V.A. Lebedev, M.M. Chaava, G.V. Dyomin // Science Intensive Technologies in Mechanical Engineering. - No.10 (76). - pp. 24-27.

7. Pat. 2151681 the Russian Federation, IPC B24B 31/02 (2000.01). Barreling Device / A.N. Ivanov, A.V. Lyau, G.V. Serga, I.I. Tabachuk; applicant and patent holder: Kuban State Agricultural Uni-

versity. - No. 2000118995/02; applied 17.07.00; published 27.04.02, Bull. No.12.

8. Pat. 2181656 the Russian Federation, IPC B24B 31/02 (2000.01). Rattle Barrel/ A.N. Ivanov, A.V. Lyau, I.N. Lukin, I.I. Tabachuk, G.V. Serga; applicant and patent holder : Kuban State Agricultural University. - No. 2000118995/02; applied 17.07.00; published 27.04.02, Bull. No.12.

9. Pat. 2572685 the Russian Federation, IPC B24B 31/02 (2006.01). Device for Finish-Cleaning / A.Yu. Marchenko, A.N. Ivanov, V.A. Lebedev,

V.V. Ivanov, G.V. Serga; applicant and patent holder Kuban State Agricultural University. -No. 2014129160/02; applied 15.07.14; published 20.01.16. Bull. No. 2.

10. Pat. 2186672 the Russian Federation, IPC B24B 31/02 (2000.01). Barreling Device / A.N. Ivanov, I.N. Lukin, I.I. Tabachuk, G.V. Serga; applicant and patent holder: Kuban State Agricultural University. - No. 2000119665/02; applied 24.07.00; published 10.08.02, Bull. No.22.

Статья поступила в редколлегию 19.02.18.

Рецензент: к.т.н., ДГТУ Лебедев В.А.

Сведения об авторах:

Серга Георгий Васильевич, д.т.н., профессор, зав. кафедрой НГиГ Кубанского государственного аграрного университета им. И.Т. Трубилина, e-mail: serga-georgy@mail.ru.

Serga Georgy Vasilievich, D. Eng., Head of the Dep. NG and G, Trubilin State Agricultural University of Kuban, е-mail: serga-georgy@mail.ru.

Хвостик Эдуард Андреевич, магистрант Кубанского государственного аграрного университета им. И.Т. Трубилина, е-тай: e.a.hvostik@gmail.com.

Khvostik Eduard Andreevich, Master degree student, Trubilin State Agricultural University of Kuban, email: e.a.hvostik@gmail.com.