Установка для отделочно-упрочняющей обработки
INSTALLATION FOR FINISHING-STRENGTHENING TREATMENT

Изобретение относится к отделочно-зачистной и упрочняющей обработке деталей в свободной гранулированной среде и может быть использовано в машиностроении, при безразмерной обработке деталей.
Известно галтовочное устройство (а.с. СССР №1743820, кл. В24В 31/02.1992), содержащее многосекционный барабан, боковая поверхность каждой секции которого выполнена поочередно соединенными прямоугольниками и параллелограммами, с образованием по торцам секций квадрата, при этом квадрат каждой последующей секции повернут относительно квадрата предыдущей на угол 90°, с образованием на поверхности барабана зигзагообразных линий с постоянным по длине барабана шагом и постоянным размером проходного сечения барабана, положение которого относительно оси вращения неизменно, что обуславливает некоторую стационарность движения потоков и ограничивает повышение интенсивности обработки.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность обработки и ограниченные технологические возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для отделочно-упрочняющей обработки (патент РФ №2528291, кл. В24В 31/02, опубл. 10.09.2014, бюл. №25), содержащее снабженный приводом барабана, выполненный в виде спиральной формы тоннеля, закрепленный с возможностью вращения на платформе, установленной упруго на станине, загрузочное и разгрузочное приспособления.
Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность обработки и ограниченные технологические возможности.
Техническим результатом является расширение технологических возможностей и повышение интенсивности отделочно-упрочняющей обработки.
1
1
2
2
3
3
Технический результат достигается тем, что в установке для отделочно-упрочняющей обработки, содержащей барабан, закрепленный на платформе, установленный упруго на станине, загрузочное и разгрузочное приспособления, барабан, жестко закрепленный на платформе, снабжен вибратором, смонтированным горизонтально под платформой, и выполнен спиральным из пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью по периметру, свернутого по спиральной оси 0-0 вокруг центральной прямолинейной оси 0-0 спирального барабана, снабженного винтовыми канавками внутри под углом к его спиральной оси в виде карманов треугольной формы, расположенными попеременно внутри и снаружи поперечного сечения пустотелого тоннеля, и собран из секций в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, на которых размещены трапеции, боковые стороны которых расположены на боковых сторонах ромбовидной полосы, а верхние и нижние основания трапеций расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной полосы 0-0 и являются линиями сгиба, находящимися на расстояниях друг от друга, равных длине карманов треугольной формы по внутренней поверхности пустотелого тоннеля спиральной формы, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне установки для отделочно-упрочняющей обработки.
n
Новизна усматривается в том, что монтаж вибратора под основанием с барабаном обеспечивает траекторию колебаний барабана вместе с обрабатываемыми деталями обрабатываемой средой в форме вертикальный эллипс, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (E) и повышает производительность.
1
1
2
2
Новизна заключается в том, что спиральный барабан с многозаходной винтовой поверхностью по периметру снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи под углом к спиральной оси симметрии 0-0 пустотелого тоннеля спиральной формы с центральной прямолинейной осью 0-0, что повышает производительность обезвоживания и расширяет технологические возможности.
Новизна состоит в том, что винтовые канавки спирального барабана выполнены в виде карманов треугольной формы с центрами кривизны, расположенными внутри и снаружи поперечного сечения пустотелого тоннеля, что расширяет технологические возможности и повышает производительность отделочно-упрочняющей обработки.
3
3
Новизна усматривается в том, что спиральный барабан собран из секции в виде одинаковых по форме и размерам колец, свернутых из одинаковых полос ромбовидной формы, на которых размещены трапеции на боковых сторонах ромбовидной полосы, а верхние и нижние основания трапеции расположены под острым углом к оси симметрии ромбовидной полосы 0-0 и являются линиями сгиба, находящимися на расстояниях друг от друга, равных длине карманов треугольной формы по внутренней поверхности пустотелого тоннеля спирального барабана, при этом секции в виде колец соединены друг с другом боковыми сторонами трапеций, что повышает производительность отделочно-упрочняющей обработки.
Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру спирального барабана проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременные сжатия и расширение потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в каждом сечении спирального барабана, повышает производительность и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что трапеции ромбовидных полос, из которых смонтированы секции разно наклонными не только друг к другу, но и к оси симметрии спирального барабана, поэтому степь сжатия частиц обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред возрастает и процесс отделочно-упрочняющей обработки интенсифицируется.
Новизна заключается в том, что барабан изготовлен из секций, стенки которых разно наклонены не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения потоков обрабатываемых деталей и частиц обрабатываемых сред, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению барабана, это усложняет траекторию их движения и увеличивает интенсивность обработки и расширяет технологические возможности.
1
1
2
2
3
3
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для отделочно-упрочняющей обработки, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - наглядное изображение спирального барабана с карманами треугольной формы; на фиг. 4 - наглядное изображение взаимного положения спирали 0-0, по которой свернут пустотелый тоннель с многозаходной винтовой поверхностью вокруг центральной прямолинейной оси 0-0; на фиг. 5 - одна из полос ромбовидной формы, на которой размещены трапеции, верхние и нижние основания которых расположены под острым углом к оси симметрии полосы 0-0 в виде линий сгиба; на фиг. 6 - полоса ромбовидной формы, согнутая по линиям сгиба - верхним и нижним основаниям трапеций; на фиг. 7 - одна из ромбовидных полос, свернутая в кольцо.
Установка для отделочно-упрочняющей обработки (фиг. 1, фиг. 2) содержит барабан 1, жестко закрепленный на платформе 2, которая упруго с помощью четырех резинокордных баллонов 3 смонтирована на основании 4. На платформе 2 жестко закреплено загрузочное устройство 5, и снизу к платформе 2 также жестко прикреплен вибратор 6 с горизонтальной осью вращения.
Установка для отделочно-упрочняющей обработки снабжена разгрузочным устройством 8 для приема обработанных деталей и частиц рабочих сред с помощью склиза 7.
Вибратор 6 смонтирован под платформой 2 горизонтально и поэтому обеспечивает движение обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред внутри барабана 1 под воздействием вибратора 6 по эллиптическим траекториям.
1
1
2
2
Барабан 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен спиральным. На фиг. 4 показано наглядное изображение взаимного расположения оси спирали - центра оси симметрии 0-0 пустотелого тоннеля спирального барабана 1 (на фиг. 4 спиральный барабан изображен поперечными сечениями 9 пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью) и центральной прямолинейной осью 0-0 спирального барабана 1.
1
1
1
1
2
2
Таким образом, по периметру спиральный барабан 1 выполнен в виде тоннеля спиральной формы с многозаходной винтовой поверхностью по периметру и снабжен винтовыми канавками внутри и снаружи, расположенными под углом α к оси симметрии спирали 0-0 центра оси симметрии (фиг. 3) тоннеля спирального, свернутого по спирали 0-0 вокруг центральной оси 0-0 спирального барабана 1.
Винтовые канавки спирального барабана 1 выполнены в виде карманов 10, 11, 12, 13, 14, 15 по внутренней поверхности и карманов по наружной поверхности 16, 17, 18, 19, 20, 21 тоннеля спиральной формы (фиг. 4) в виде карманов треугольной формы, расположенными внутри и снаружи поперечного сечения пустотелого тоннеля, и собран из секции в виде одинаковых по форме и размерам колец 22, соединенные друг с другом боковыми сторонами 23 и 24.
1
1
2
2
cp
max
min
В результате образуется пустотелый тоннель спирального барабана 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) с осью спирали - центра оси симметрии 0-0 спирального барабана 1, скрученного вокруг центральной прямолинейной оси 0-0 спирального барабана 1 по диаметру D с образованием спирального барабана 1 с наружным диаметром D и внутренним диаметром D (фиг. 4).
При этом пустотелый спиральный барабана 1 с многозаходной винтовой поверхностью снабжен винтовыми канавками в виде карманов треугольной формы 10, 11, 12, 13, 14, 15 и карманами треугольной формы 16, 17, 18, 19, 20, 21 по наружной поверхности спирального барабана 1 (фиг. 4).
1
1
1
1
2
2
Таким образом, пустотелый перфорированный тоннель с собственной спиральной осью симметрии 0-0 свернут по этой спирали 0-0 вокруг центральной прямолинейной оси 0-0 и образуют спиральный барабан 1 (фиг. 4).
Секция 22 изготовлена в виде кольца (фиг. 7), смонтирована из ромбовидной полосы 25.
3
3
На ромбовидной полосе 25 размещены трапеции 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, боковые стороны которых расположены по боковым сторонам ромбовидной полосы 25, а верхние и нижние основания этих трапеции (фиг. 5) расположены под острым углом β к оси симметрии ромбовидной полосы 0-0 и являются линиями сгиба 38 (фиг. 5, фиг. 6), карманов треугольной формы (фиг. 7) спирального барабана 1, выполненного в виде пустотелого тоннеля.
На фиг. 5 показаны трапеции:
первая трапеция 26 с верхним основанием АБ;
вторая трапеция 27;
третья трапеция 28;
четвертая трапеция 29;
пятая трапеция 30;
шестая трапеция 31 с нижним основанием ВГ.
При этом АБ является наименьшей из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной полосе 25 ниже линии сгиба ВГ и вышеперечисленных трех трапеции (первой 26, второй 27, третий 28, четвертой 29, пятой 30, шестой 31), а ВГ является наибольшим из всех нижних оснований трапеций 26, 27, 28, 29, 30, 31.
На фиг. 5 показаны также трапеции:
седьмая трапеция 32 с нижним основанием ВГ;
восьмая трапеция 33;
девятая трапеция 34;
десятая трапеция 35;
одиннадцатая трапеция 36;
двенадцатая трапеция 37 с верхним основанием CД.
При этом CД является наименьшим основанием из всех верхних оснований трапеций, расположенных на ромбовидной полосе 25 выше линии сгиба ВГ, которая для всех трапеций в свою очередь является наибольшей из всех нижних оснований с седьмой трапеции 32 по двенадцатую трапеция 37.
Таким образом, линия сгиба ВГ является не только нижним основанием трапеции 31, но и одновременно самым длинным основанием трапеции 32 и самой длинной из всех нижних сгиба ромбовидной полосы 25 и кольца 22 (фиг. 7).
При этом линии сгиба АБ и CД являются самыми короткими из всех линии сгиба ромбовидной полосы 25 и кольца 22, причем АБ=CД.
1
1
1
2
2
Соотношение длины линии сгиба ВГ и АБ (СП) определяет величину шага S спирали 0-0, а значит и шаг навивки пустотелого тоннеля вокруг прямолинейной оси 0-0 спирального барабана 1.
1
2
3
4
5
6
7
13
12
11
10
9
8
7
Например, на фиг. 5 линии сгиба L<L<L<L<L<L<L и L<L<L<L<L<L<L.
Ромбовидная полоса 25 сгибается по прямым линиям сгиба, которые и являются основанием всех двенадцати трапеций и параллельными друг другу (фиг. 5 и фиг. 6).
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Затем полоса 25 сгибается по линиям сгиба L, L, L, L, L, L, L, L, L, L, L (фиг. 6) и затем сворачивается в кольцо 22 (фиг. 7) с карманами треугольной формы. Секции в виде одинаковых колец 22 затем соединяют друг с другом последовательно боковыми сторонами 23 и 24 так, чтобы все линии сгиба являлись продолжением одноименных линий сгиба предыдущего кольца.
Таким образом, спиральный барабан 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен по периметру в виде многозаходной винтовой спиральной поверхности по периметру спирального барабан 1 с винтовыми канавками внутри и снаружи спирального барабана 1 в виде карманов треугольной формы 10, 11, 12, 13, 14, 15 по внутренней поверхности и винтовых канавок по наружной поверхности 16, 17, 18, 19, 20, 21 под углом α к спиральной оси пустотелого тоннеля спиральной формы спирального барабана 1.
Установка для отделочно-упрочняющей обработки работает следующим образом.
Возмущающая сила вибратора 6 через стенки платформы 2 и барабана 1 передается обрабатываемым деталям и частиц рабочих частиц, находящимся внутри барабана 1 и поступающим внутрь барабана 1 непрерывным потоком через загрузочное приспособление 5. Обрабатываемые детали и частицы рабочих сред совершают вращательное движение по вертикальным эллиптическим траекториям, при котором и происходит процесс обработки. При этом обрабатываемые детали и частицы рабочих сред не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению барабана 1. Так как по длине барабана 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, которые при этом, взаимодействуя с стенками барабана 1, перемещаются от загрузки к выгрузке. Наличие барабана 1 винтовых поверхностей по периметру барабана 1 способствует не только усложнению траекторий движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред частиц, но и перемещению по проходному сечению барабана 1 в сторону выгрузки.
При движении частиц обрабатываемые детали и частицы рабочих сред по проходному сечению барабана 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разряжения в каждом сечении барабана 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс обработки деталей и расширяет технологические возможности. Обработанные детали и частицы рабочих сред, через разгрузочное окно 32, выводятся с помощью склиза 7 в емкость 8.
Технико-экономические преимущества установки для отделочно-упрочняющей обработки возникают за счет выполнения барабана спиральной формы с винтовыми поверхностями, в виде карманов треугольной формы, что обеспечивает сокращения габаритов по длине, расширение технологических возможностей, увеличение производительности и пути (длины) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред.
Технико-экономические преимущества возникают так же за счет монтажа вибратора горизонтально под платформой с барабаном и изменения формы траектории движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в виде вертикального эллипса, что обеспечивает увеличение удельной плотности полной кинетической энергии (En) и повышает производительность.