СТРУЙНО-АБРАЗИВНЫЙ АППАРАТ

Струйно-абразивный аппарат
Полезная модель относится к области обработки деталей свободным абразивом и предназначена, главным образом, для обработки прецизионных пар трения с целью создания на их поверхности микрорельефа для увеличения масло- и газоёмкости поверхностей трения,
В качестве аналога использован струйно-абразивный аппарат I, содержащий корпус, центральное сопло для подачи абразивной смеси низкого давления и, расположенный снаружи концентрично ему, конический насадок для подачи жидкости под давлением. Сопло и конический насадок выполнены эллиптическими, при этом насадок и сопло образуют паз в виде криволинейной поверхности второго порядка (в аналоге приводится уравнение поверхности).
Аналог имеет два недостатка. Первый - сложность изготовления, неоправданную для нашего случая. Изготовить коническую эллиптическую поверхность, отвечающую заданному уровню сложно и дорого. Второй недостаток - невозможность регулирования распределения концентрации абразива в струе в зоне её взаимодействия с обрабатываемой поверхностью, так как собственно процесс распределения концентрации абразива в струе не регулируется.
В качестве прототипа взят абразивно-струйный аппарат 2, содержащий резервуар, заполненный абразивом, смесительную камеру, установленную с возможностью подвода сжатого воздуха в неё и рабочее сопло, расположенное на выходе смесительной камеры. С целью получения равномерной абразивно-воздущной смеси смесительная камера снабжена перегородкой, разделяющей её на две половины, каждая из которых соединена с источником сжатого воздуха. Па конце перегородки установлена пластина, выполненная из гибкого материала (резины). Колебания пластины под действием обтекающих её воздущных струй обеспечивает перемешивание абразива с воздухом и создание равномерной абразивно-воздущной струи.
Педостаток прототипа тот же, что и аналога: невозможность управления процессом распределения концентрации частиц абразива по сечению струи при работе абразивно-струйного аппарата на абразивных порощках с различными размерами абразивного зерна, так как частота колебаний резиновой пластины, прикреплённой к перегородке, определяется, в основном, частотой её собственных колебаний, не зависящей от размера зерна абразива. Между тем эксперименты автора показали, что каждый размер абразива требует своего управляющего воздействия по принципу: более мелкий абразив (10-20 мкм) требует более высоких частот и больщих амплитуд колебаний пластины, более крупный абразив (50 мкм) должен иметь меньщие частоты и особенно амплитуду колебаний так как масса их значительна, а больщая боковая скорость этих частиц (по отношению к оси струи) разбрасывает их в сторону от абразивно-воздушной струи.
МКП В 24 С 3/00
Цель изобретения - возможность регулирования концентрации абразива в зоне его взаимодействия с обрабатываемой поверхностью в зависимости от размера зерна абразива.
Цель достигается тем, что камера смешения снабжена тангенциальным каналом, соединённым с источником сжатого воздуха и находящимся перед конфузором, соединяющим камеру смешения с рабочим соплом. Тангенциальный канал при подаче в него давления питания обеспечивает определённую закрзггку абразивно-воздушной струи, в зависимости от размера зерна абразива, что и позволяет создать оптимальное (наиболее равномерное) распределение концентрации абразива в зоне его контакта с обрабатываемой поверхностью.
На фиг. схематично изображен струйно-абразивный аппарат с сечением А-А по оси тангенциального канала. Струйно-абразивный аппарат содержит корпус-смеситель 1 с тангенциальным каналом 2, установленным перед конфузором 3, соединяющим корпус-смеситель 1 с рабочим соплом 4. В торце камеры-смесителя 1 установлены два питающих сопла 5 и 6, разделённых перегородкой 7. В верхней части корпуса-смесителя 1 имеется втулка 8, соединённая с бункером 9, где находится абразив. Регулирование расхода воздуха в тангенциальном канале 2 и в соплах 5, 6 осуществляется кранами 10, 11,12.
Работа струйно-абразивного аппарата осуществляется следующим образом. Открывается кран 11 и в сопло 5 поступает давление питания, идёт продувка камеры-смесителя. Открывается кран 10 и давление питания поступает в сопло 6. Регулированием давления в сопле 6 и зазора между торцем втулки 8 и пластиной 7 осуществляется подача нужного количества абразива в камеру-смеситель 1 (аналогично прототипу). После включения аппарата в работу выполняется статический отпечаток факела на поверхности образца. Для получения наиболее равномерного отпечатка факела давление питания подаётся в тангенциальный канал 2. При отсзтствии измерительной аппаратуры равномерность отпечатка факела определяется визуально. Эксперименты со струйно-абразивным аппаратом показали, что чем мельче абразив, тем большей должна быть закрутка струйно-абразивной струи. Абразивные зёрна размером 50 мкм при коэффициенте закрутки потока равным 0.4 (отношение расхода воздуха в тангенциальном канале 2 к расходу воздуха в соплах 5,6) вообще не долетают до поверхности обрабатываемой детали и при выходе из рабочего сопла 4 под углом примерно 70-80 градусов уходят в сторону от оси струи. Напротив, при отсзггствии давления питания в тангенциальном канале 2, частицы абразива группирзшзтся в осевой зоне струи и обработка детали получается неравномерной.
Таким образом, регулированием расхода воздуха в тангенциальном канале 2 обеспечивается наиболее равномерное распределение абразивных частиц в абразивно-струйной суспензии, что даёт наиболее равномерную обработку детали.