УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
DEVICE FOR VIBRATORY PROCESSING OF METAL ARTICLES

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к разработке вибраторов, которые могут использоваться в технологических процессах стабилизирующей виброобработки металлических конструкций и изделий для стабилизации их геометрических размеров после сварки, литья, ковки, прокатки, механической обработки, термических операций нормализации и т.п.
Устройства для вибрационной обработки используются для вибрационного старения деталей и конструкций и снятия остаточных напряжений для повышения их размерной стабильности. По воздействию на металл вибрационный метод эквивалентен длительному естественному старению. Во многих случаях он может заменить дорогостоющую термическую обработку, требующую сложного оборудования.
Известно устройство для вибрационной обработки (патент РФ №2355546, МПК B23P 25/00), которое содержит вибровозбудитель, имеющий ротор с выступами, и упорные ролики. Ротор с выступами выполнен в виде кулачков с многогранным профилем, установленных относительно заготовки в местах, соответствующих зонам образования пучностей гармоник в заготовке, упорные ролики подпружинены к кулачкам.
Недостатком рассматриваемого устройства является ограниченная область его использования - он предназначен для виброобработки только вращающихся изделий, таких как валы. При вращении вала ролики перемещаются по поверхности установленных на валу кулачков со сложной поверхностью и за счет этого генерируются колебания вала с частотой kn, где k - число выступов на кулачке, а n -число оборотов в секунду.
Известно устройство для вибрационной обработки (патент РФ №2043155, МПК B02C 2/04), содержащее электродвигатель и дебаланс, выполненный в виде подшипниковой втулки, насаженной на вал электродвигателя, на втулке закреплены два кольца с буртами, направленными навстречу друг другу, а между ними и втулкой подшипника зажаты два равных по массе груза с направляющими канавками, сопряженными с буртами колец. На грузах выполнены фиксирующие устройства, представляющие собой конические элементы, установленные в канавках грузов с возможностью перемещения с помощью винта. Между грузами установлен секторный вкладыш. Благодаря свободному перемещению грузов по направляющим при освобожденных фиксаторах в рассматриваемой конструкции обеспечивается регулировка статического момента дебаланса. Устройство предназначено для использования в инерционных дробилках в рудоподготовительных работах на обогатительных фабриках, поэтому конструкция дебаланса имеет избыточную металлоемкость для выполнения операций вибрационного старения металлических деталей и конструкций.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому устройству является устройство для вибрационной обработки, защищенное патентом РФ №91299 (МПК B02C 2/04). Известное устройство содержит электродвигатель с двумя выходами приводного вала, на каждом из которых установлен дебаланс, закрытый защитным кожухом. Дебаланс состоит из стального цилиндра, двух фланцев и приводного вала, включает как минимум восемь секторов, ограниченных делителями. Сектора внутри дебаланса создают вибрацию при вращении вала.
Недостатком известного устройства является невозможность его перенастройки по величине силы воздействия на обрабатываемое изделие. При значительном изменении параметров обрабатываемого изделия необходимо использовать обрабатывающее устройство с другими выходными характеристиками.
Задачей, решаемой изобретением, является разработка устройства для вибрационной обработки, в котором возможно оперативно изменять величину прикладываемой нагрузки, создаваемой устройством, воздействующую на обрабатываемое изделие. Это один из важных параметров, от которого зависит эффективность вибрационного старения.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство, также как и известное, содержит установленный на опоре электродвигатель с двумя выходами приводного вала, на каждом из которых установлен дебаланс, закрытый защитным кожухом. Но, в отличие от известного, в предлагаемом устройстве дебаланс выполнен в виде двух дисков, на каждом из которых закреплен груз, центр тяжести которого смещен от центра вала, причем первый диск закреплен на валу, в каждом диске и грузе выполнены сквозные отверстия на одинаковом расстоянии от центра, второй диск соединен с первым резьбовым соединением через груз первого.
Техническим результатом, достигаемым изобретением, является увеличение диапазона статического момента устройства, вследствие чего увеличивается диапазон силы воздействия на обрабатываемое изделие.
Технический результат достигается за счет того, что в предложенной конструкции реализована возможность смещения второго диска с закрепленным на нем грузом относительно первого, также снабженного грузом, и за счет этого создавать максимальный статический момент и, как следствие, создавать максимальную вынуждающую силу при совпадении центров проекций обоих грузов, а при разнесении центров грузов на 180° относительно друг друга обеспечивать статический момент, равный нулю.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 приведен пример выполнения устройства для вибрационной обработки, со снятым защитным кожухом с одного из дебалансов, а на фиг.2 показан вид устройства сбоку.
Устройство содержит двигатель 1, установленный на опоре 2. На двух выходах вала 3 установлены дебалансы, каждый из которых закрыт защитным кожухом 4. Дебаланс выполнен в виде двух дисков 5 и 6, причем первый диск 5 закреплен на валу 3, например, шпоночным соединением. Каждый диск снабжен грузом 7 и 8, который может быть жестко закреплен на нем, например приварен. На дисках и грузах выполнены сквозные отверстия 9 (фиг.2), которые все расположены на равных расстояниях от центра вала 3. Второй диск 6 соединен с диском 5 через груз 7 первого диска с помощью резьбового соединения 10. Соединение через груз 7 обеспечивает необходимую жесткость конструкции.
При проведении процесса вибростарения предварительно выбирают величину вынуждающей силы. Поскольку из двух дисков только первый диск 5 закреплен на валу, то для создания требуемой величины вынуждающей силы необходимо при разобранном резьбовом соединении повернуть диск 6 относительно вала так, чтобы суммарный статический момент обоих грузов обеспечивал эту силу. Затем следует через отверстие 8, которое соответствует требуемому статическому моменту, соединить диск 6 через груз 7 с отверстием в диске 5. В качестве резьбового соединения может быть использовано болтовое.
При работе устройства его устанавливают на плоскость обрабатываемого изделия, при этом изделие устанавливается на резиновых прокладках, которые позволяют отдельным его частям колебаться на резонансных частотах.
После включения двигателя вал начинает вращаться, а вместе с ним начинает вращаться закрепленный на нем ведущий диск 5 с грузом, а поскольку он соединен болтом с диском 6, то вращается весь дебаланс. Дебалансы создают вибрацию, которая через опору 2 передается на обрабатываемое изделие. Эффективность процесса вибрационного старения определяется степенью пластической деформации металла, которая зависит от прикладываемой нагрузки. Из этого следует, чем более точно подобрана нагрузка, тем эффективнее проходит процесс.
При необходимости изменения вынуждающей силы, например, при изменении материала обрабатываемой конструкции операция смещения грузов относительно друг друга повторяется, но болт пройдет уже через другое отверстие 9 в диске 6, таким образом изменив расстояние между центрами грузов, а следовательно, статический момент дебаланса.
В данной конструкции при всех операциях смещения грузов относительно друг друга можно использовать только одно отверстие на диске 5 и только в нем одном выполнить резьбу для обеспечения резьбового соединения.
Описание конструкции устройства доказывает достижение технического результата - увеличение диапазона силы воздействия на обрабатываемое изделие, которое является следствием расширения диапазона статического момента устройства. Такое решение позволяет эффективно обрабатывать большую номенклатуру металлических конструкций и изделий.