СПОСОБ СОЗДАНИЯ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
METHOD OF GENERATING TORSIONAL VIBRATIONS

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин с вращающимся рабочим органом по разрушению материалов, транспортировке, перемешиванию, мойке и других устройствах.
Известны приводы рабочих органов, включающие двигатель, редуктор, возбудитель крутильных колебаний (А.с. СССР №1802112, опубл. 15.03.1993; патент РФ на изобретение №2341636, опубл. 20.12.2008; патент РФ на изобретение №2413831, опубл. 10.03.2011).
Недостатком известных конструкций является неизменная кинематическая связь равномерного вращения и возбудителя крутильных колебаний, ограничивающая возможность выбора необходимого и достаточного потребления энергии на каждую составляющую часть движения и дифференциацию регулировки их параметров.
Известны способы создания крутильных колебаний интегрированием равномерного и колебательного движений (патент РФ на изобретение №2018618, опубл. 30.03.94; патент РФ на изобретение №2335676, опубл. 10.10.2008; патент РФ на изобретение №2339014, опубл. 20.11.2008).
Недостатком этих способов являются наложение крутильных колебаний на весь рабочий орган и излишние динамические нагрузки на те части рабочего органа, которые не требуют динамического воздействия и по конструктивным особенностям не способны эффективно воспринимать крутильные колебания, даже при значительных энергозатратах.
Известен также способ определения прочности материалов (А.с. СССР №1368705, опубл. 23.01.88) выбранный в качестве прототипа, где мощность вибратора крутильных колебаний и привода вращения инструмента устанавливаются с помощью дифференциального механизма, при этом соотношение мощности на привод вибрации и привод вращения устанавливается по минимуму энергии разрушения исследуемого материала.
Недостатком известной конструкции является применение одного и того же рабочего органа для вращения и вибровоздействия и невозможность использования особенности конструкции рабочего инструмента равномерного и колебательного движений для получения возможности использования необходимого инструмента и оптимального распределения энергии.
В основу заявленного изобретения положена задача создания экономичной, эффективной и долговечной конструкции, осуществляющей способы импульсного воздействия на обрабатываемые материалы.
Техническим результатом, достигаемым в процессе реализации данного изобретения, является повышение использования подведенной энергии и выхода продукции на единицу мощности; эксплуатационной надежности и долговечности; снижение нагрузок в кинематических парах; исключение динамических нагрузок во вращательном движении.
<mrow><mtext>l</mtext><mo>=</mo><mfrac><mtext>V</mtext><mrow><mtext>h</mtext><mo>⋅</mo><mtext>S</mtext></mrow></mfrac></mrow>
Указанная цель достигается тем, что способ создания крутильных колебаний предусматривает разделение потоков мощности на вращение и крутильные колебания. За счет объемного разрушения при динамическом воздействии часть рабочего органа, совершающая крутильные колебания, предусматривает точечное воздействие на материал на расстоянии
, где V - объем динамического восприятия; h - высота объема воздействия; S - глубина объема воздействия.
Кроме этого независимое относительное движение динамической составляющей части рабочего органа позволяет создавать технологически необходимые амплитудно-частотные характеристики крутильных колебаний и предусматривать специализированное конструктивное исполнение рабочего органа для динамического и равномерного вращений.
Предлагаемый способ создания крутильных колебаний позволяет максимально использовать подводимую энергию на единицу продукции, улучшить результаты технологического процесса, уменьшить отрицательные влияния вибровоздействия и увеличить долговечность рабочего инструмента и привода вращения.
Заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что технологические потребности равномерного вращения и возбудителя крутильных колебаний изменяются независимо одно от другого. Рабочий орган инструмента выходит в режим оптимального равномерного вращения и колебательного движений, с учетом их индивидуальной потребности в режиме работы и конструктивных особенностей рабочего инструмента.
Признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, поясняются с помощью устройства, представленного на рисунке. Устройство содержит 1 - вал привода, 2 - редуктор равномерного вращения, 3 - возбудитель крутильных колебаний, 4 - вал равномерного вращения, 5 - вал крутильных колебаний, 6 - рабочий орган динамического вращения, 7 - рабочий орган равномерного вращения.
Работает устройство, поясняющее способ динамического воздействия, следующим образом. Вращение вала 1 через редуктор 2 равномерного вращения задает требуемые параметры вращения валу 4 и рабочему органу 7, возбудитель крутильных колебаний 3 передает амплитудно-частотные характеристики валу 5 и рабочему органу 6. Вал 4 равномерного вращения и вал 5 крутильных колебаний настраиваются на требуемые технические положения потребности обрабатываемого материала независимо один от другого.
Использование заявленного способа создания крутильных колебаний позволяет сократить металлоемкость устройства создания крутильных колебаний; энергопотребление холостого хода; отрицательное воздействие колебания на привод обеспечит оптимальную амплитудно-частотную характеристику крутильных колебаний; использовать необходимый инструмент на этом рабочем органе, повысить долговечность работы. А также обеспечить независимые режимы работы равномерного вращения второй части рабочего органа.