УСТАНОВКА ДЛЯ МОЙКИ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ МАШИН

Изобретение относится к устройству для чистки изделий с использованием механических колебаний и предназначено для мойки деталей и узлов машин.
Известна установка для мойки двигателей, узлов и агрегатов включающая ванну с сформированными в ней дугообразными каналами с регулируемыми окнами, внутри которых расположен перфорированный контейнер, снабженный двумя раструбами, соединенными с контейнером по сторонам, совпадающим с направлением каналов, скобу, нижним концом соединенную с контейнером, два ограничителя движения скобы и фиксатор крайнего положения скобы, соединенные с краями ванны, двигатель асинхронный и однофазный, у которого ротор соединен с верхним концом скобы, а рабочая обмотка статора соединена с сетью переменного тока. (A.c.RU №2240186, МКИ 6 В 08 В 3/10, 2004; A.c.RU №2037340, МКИ 6 В 08 В 3/10,1991, A.c.RU №2001106079/20, МКИ 7 В 08 В 3/04. 3/12,2001; а.с. RU №2000107400/12, МКИ 7 В 08 В 3/10, 2000).
Недостатками известной установки является низкая эффективность процесса мойки из-за недостаточного значения начального момента, развиваемого двигателем в крайних точках траектории движения скобы и перфорированного контейнера с загрязненными деталями.
Целью изобретения является повышение эффективность процесса мойки за счет увеличения начального момента двигателя в крайних точках траектории движения скобы и перфорированного контейнера с загрязненными деталями.
Поставленная цель достигается тем, что в установке для мойки деталей и узлов машин, ванну со сформированными в ней дугообразными каналами, снабженными регулируемыми окнами, перфорированный контейнер, расположенный внутри каналов и снабженный двумя раструбами, соединенными с контейнером по сторонам, совпадающим с направлением каналов, скобу, нижним концом соединенную с контейнером, два ограничителя движения скобы и фиксатор крайнего положения скобы, соединенные с краями ванны, двигатель асинхронный и однофазный, у которого ротор соединен с верхним концом скобы, а рабочая обмотка статора соединена с сетью переменного тока, согласно изобретению, ротор двигателя выполнен короткозамкнутым с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы.
Благодаря тому, что в установке для мойки деталей и узлов машин используется ротор двигателя, выполненный короткозамкнутым с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы, обеспечивающий больший начальный момент двигателя в крайних точках траектории движения скобы и перфорированного контейнера с загрязненными деталями, происходит повышение эффективности процесса мойки деталей и узлов машин.
На фиг.1 и фиг.2 представлены чертежи установки для мойки деталей и узлов машин с диаграммами скоростей, приведенных к точке упругого удара, на фиг.3 изображены механические характеристики однофазного асинхронного двигателя, снабженного ротором, выполненным короткозамкнутым с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы, на фиг.4 показана конструкция короткозамкнутого ротора с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы, а на фиг.3 представлены линеаризованные механические характеристики однофазного асинхронного двигателя, снабженного ротором, выполненным короткозамкнутым с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы.
Сущность изобретения поясняется схемами, представленными на фиг.1, фиг.2, фиг.3, фиг.4, фиг.5.
Установка для мойки деталей и узлов машин (фиг.1, фиг.2), содержит ванну 1 с сформированными в ней дугообразными каналами 2, снабженными регулируемыми окнами 5, перфорированный контейнер 4, расположенный внутри каналов 2 и снабженный двумя раструбами 3, соединенными с контейнером 4 по сторонам, совпадающим с направлением каналов, скобу 6, нижним концом соединенную с контейнером 4 и двигатель 7. В установке есть два ограничителя движения скобы 9 и фиксатор крайнего положения скобы 10, каждый из которых соединена с краем ванны 1. Рабочая обмотка статора асинхронного и однофазного двигателя 7 соединена с сетью переменного тока, а ротор двигателя 8 соединен с верхним концом скобы 6 и выполнен короткозамкнутым с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы.
Установка для мойки деталей и узлов сельскохозяйственных машин работает следующим образом.
Загрязненные изделия помещаются в контейнер перфорированный 4, имеющий раструбы 3, приводимый в движение посредством освобождения скобы 6 из механического фиксатора 10, выполненного в виде защелки. Однофазный асинхронный двигатель 7 вследствие того, что на ротор 8, скобу 6 и перфорированный контейнер 4 с загрязненными деталями воздействует активный момент сопротивления от приведенной силы тяжести начинает движение. Двигатель 7 выходит на установившуюся скорость и контейнер перемещается до нового крайнего положения. В крайних точках траектории движения контейнера 4, скоба ударяется об ограничители движения 9. В результате удара о неподвижный ограничитель часть кинетической энергии подвижной части установки (перфорированного контейнера с загрязненными деталями 4, скобы б, ротора 8 и раструбов 3) рассеивается в виде тепла, а часть остается у подвижной части узлов установки, при этом угловая скорость движения этой подвижной части меняет знак. Начальная скорость однофазного асинхронного двигателя 7 не равна нулю, и на его вал действует результирующий момент, направленный в противоположную сторону от ограничителя движения скобы, о который произошел удар. Величина начального момента, развиваемого двигателем при ненулевой начальной скорости ротора, значительна благодаря тому, что ротор двигателя выполнен короткозамкнутым с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы. Двигатель 7 начинает ускоренно разгоняться в обратную сторону, выходит на установившуюся скорость и контейнер 4 перемещается до своего нового крайнего положения. Происходит новый удар и цикл работы установки повторяется. Ротор двигателя 8, скоба 6, контейнер перфорированный 4 с загрязненными деталями и раструбы 3 совершают колебательное движение от одного ограничителя движения скобы до другого. Контейнер 4 движется по дугообразному каналу 2 как поршень. При движении контейнера 4 основная часть моющей жидкости принудительно направляется через диффузор, образованный одним из раструбов 3 и контейнером 4. Частицы загрязнения проваливаются через перфорацию контейнера на дно ванны и не загрязняют верхние слои моющего раствора.
Начало движения двигателя и его движение после изменения направления скорости движения платформы осуществляется при повышенных значениях начального момента, развиваемого двигателям, что объясняется тем, что ротор двигателя выполнен коротко-замкнутым с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы. При таком использовании установки для мойки деталей и узлов машин повышается эффективность мойки, так как с ростом момента двигателя растет ускорение, а значит и относительные скорости движения загрязненных деталей и моющего раствора.
В процессе выполнения технологического цикла мойки деталей и узлов машин каждый раз при смене знака скорости двигателя на его валу возникает результирующий приведенный активный момент, достаточный для продолжения движения. Наличие результирующего приведенного активного момента необходимо, так как однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента без дополнительной пусковой схемы.
Пуск осуществляется за счет отпускания механическим фиксатором скобы из крайнего положения состояния покоя и воздействия приведенного к валу двигателя
активного момента сопротивления, возникающего от действия силы тяжести скобы, контейнера с деталями и узлами машин (сила Р на фиг.2).
Для электромагнитного момента однофазного асинхронного двигателя М(υ) справедлива формула [Хрущев В.В. Электрические машины систем автоматики: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1985 - 368 с., ил.]:
D
где: I - ток двигателя;
с
ω - синхронная скорость;
m
x - индуктивное сопротивление цепи возбуждения двигателя;
х - полное индуктивное сопротивление двигателя;
r - активное сопротивление ротора двигателя;
υ - относительная угловая скорость двигателя.
На фиг.3 представлены, построенные по (1) для различных r, механические характеристики двигателя М(υ).
3
Получая незначительную начальную скорость в начале движения за счет действия активных моментов двигатель продолжает разгоняться до установившейся скорости. Разгон идет интенсивнее, а процесс мойки происходит эффективнее, при больших сопротивлениях ротора, что обеспечивает использование короткозамкнутого ротора с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы (фиг.6). Размеры пазов выбираются по формуле (3) [А.с. 1798857 СССР, МКИ Н 02 К 1/22. Ротор короткозамкнутого асинхронного двигателя. /С.П.Курилин, А.Е.Малиновский, В.Ф.Мартынов, Л.Н.Макаров (СССР). - 4 с.: ил.]:
где , y(β)=β·(1,664-1,03·β)+0,375 - коэффициенты и соотношения для выбора линейных размеров пазов трапецеидальной и овальной формы для ротора в соответствии с фиг.4.
Как показано в а.с. №1798857 такой выбор форм и размеров пазов (2) обеспечивает повышенное активное сопротивление ротора г при пусках, за счет дополнительного вытеснения тока из овального паза в верхнюю часть трапецеидального паза.
1
При достижении скобы своего второго крайнего положения, происходит упругий удар об ограничитель движения. Соударяются ограничитель движения, соединенный с неподвижной ванной, и скоба, соединенная с контейнером, раструбами и ротором двигателя. Линия удара, как общая нормаль к поверхности соударяющихся тел в точке их соприкосновения (нормаль AN на фиг.2), в момент удара параллельна вектору скорости центра тяжести скобы, перфорированного контейнера с загрязненными деталями и раструбов v. Так как скоба, контейнер с раструбами и двигатель имеют только одну степень свободы и все дополнительные составляющие скорости, кроме направленных по линии удара, будут отсутствовать, можно использовать для нахождения мгновенной линейной скорости скобы после удара соотношения, полученные для случая прямого центрального удара:
1
1
где v и u - линейные скорости скобы по нормали AN до удара и после него соответственно;
2
2
v=0 и u=0 - линейные скорости ванны по нормали AN до удара и после него соответственно;
1
2
m и m=∞ - приведенная к точке удара масса вала двигателя, скобы раструбов и контейнера с загрязненными деталями и масса закрепленной ванны соответственно;
k - коэффициент восстановления.
(Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - 3-е изд., перераб. - М.: Наука, 1965. - 848 с., ил.).
Численные значения начальной и конечной скорости ванны, а также ее массы, объясняются ее жестким креплением. Убыль кинетической энергии тел в результате удара равна:
1
Выбор размеров паза по (2) обеспечивает для привода установки мойки деталей и узлов сельскохозяйственных машин не рост пускового момента, который в предложенной схеме включения однофазного двигателя отсутствует, а рост начального момента двигателя М(υ} сразу после завершения ударного взаимодействия ограничителей движения платформы и самой платформы.
Принимая во внимание справедливость для асинхронных двигателей отношений
из (1) следует то, что при малых частотах вращения зависимость М(υ) практически линейна
m
n
m
n
а крутизна характеристики определяется величиной r. Поэтому большему активному сопротивлению ротора r>r>r' соответствует больший начальный момент М>М>М' однофазного двигателя, как это показано на фиг.5.
1
1
2
2
2
1
1
При любом допустимом значении коэффициента восстановления 0≤k≤1, что соответствует неупругому, упругому и не вполне упругому удару, обеспечивается условия для дальнейшего движения двигателя. При упругом и не вполне упругом ударе появляется скорость u=-k·v, что следует из первого и третьего уравнений системы (3) при v=0, u=0 и m=∞. При этом двигатель имеет начальную скорость отличное от нуля по величине (υ≠0 на фиг.2) и момент М(υ), со знаком, необходимым для продолжения движения (6). Использование короткозамкнутого ротора с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы способствует увеличению начального момента двигателя (фиг.3, фиг.5). В случае неупругого удара (k=0) скоба, контейнер и двигатель остановятся при ударе, но затем движение в этом случае, как и при пуске, будет продолжено в обратную сторону за счет действия активного приведенного момента сопротивления на валу двигателя от действия силы тяжести контейнера с загрязненными деталями, скобы и
раструбов (фиг.2). И в этом случае при появлении начальной скорости средний момент в начале движения возрастает, что обеспечит более интенсивный разгон двигателя до установившейся скорости, большую относительную скорость моющей жидкости относительно загрязненных деталей, а значит и более эффективный процесс мойки.
Таким образом, однофазный асинхронный двигатель с ротором короткозамкнутым с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы (фиг.4) обеспечивает повышенный начальный момент (фиг.5), развиваемый двигателем после ударного взаимодействия (3) и в процессе начала движения, большее ускорение движения скобы и контейнера, а значит и более эффективную мойку деталей и узлов сельскохозяйственных машин.
Из (1)-(6) следует, что в начале движения установки и после упругих ударов, происходящих в процессе мойки, создаются условия по скорости скобы и контейнера с загрязненными деталями и моментам, действующим на подвижную часть установки мойки деталей и узлов сельскохозяйственных машин, необходимые для продолжения движения. Платформа, контейнеры с загрязненными деталями установки мойки деталей и узлов сельскохозяйственных машин приводятся в движение двигателем, как в момент пуска, так и после ударов в соответствии с технологическим циклом мойки.
Вследствие того, что в приводе используется асинхронный и однофазный двигатель, снабженный ротором, выполненным короткозамкнутым с чередующимися пазами трапецеидальной и овальной формы, происходит повышение эффективности процесса мойки загрязненных деталей в установке.