Привод вращения и перемещения обрабатываемой заготовки

Полезная модель относится к области порошковой металлургии, в частности к установкам, применяемым для непрерывного получения металлического порошка химически активных металлов и сплавов.
Известны установки для получения металлического порошка центробежным распылением заготовок, содержащие плавильную камеру, соединенную с камерой механизмов, содержащей узел вращения заготовки в виде двух приводных опорных барабанов с нажимными роликами, снабженными приводами подъема и опускания, шарнирными узлами с демпферами, и толкателями заготовок. (См. например, патент РФ №2645169). Торец заготовки нагревают потоком плазмы до плавления. Расплавленный металл разбрасывается центробежными силами в виде капель, образующих порошок.
В таких установках одним из основных показателей процесса, определяющих гранулометрический состав получаемого порошка, является скорость вращения заготовки. К недостаткам существующей системы следует отнести недостаточную скорость вращения заготовки, в результате чего получается порошок преимущественно крупных фракций.
Для повышения доли мелкодисперсного состава порошка необходимо существенное повышение скорости вращения заготовки.
Повышение скорости вращения заготовок ограничивается развитием вибраций, которые при квадратичном росте кинетической энергии вращающихся масс от скорости, приводят к катастрофическим последствиям.
Для вращения заготовок применяют вращающиеся барабаны привода, с прижимными устройствами, содержащими рычаги с роликами.
Причиной вибраций заготовки являются собственные колебания поперечной и продольной оси заготовки относительно барабанов привода вращения. Прижимные ролики должны надежно прижимать заготовку к поверхности барабанов. Однако прижимные ролики, как и заготовки, сами по себе являются колебательными системами с собственными частотными характеристиками и критическими частотами. Поэтому приводы и прижимные ролики располагают равномерно по длине барабанов привода (патент РФ №2645169, RU 162828 U1).
Целью предлагаемого технического решения является повышение доли мелкодисперсных фракций получаемого порошка. Это может быть достигнуто существенным повышением скорости вращения заготовки путем подавления вибраций и предотвращения резонансных режимов работы привода. Для этого привод вращения и перемещения обрабатываемой заготовки установки для центробежного получения металлических порошков содержит размещенные в камере механизм вращения заготовки с высокоскоростными приводными барабанами с осями для передачи момента вращения заготовки, механизм осевого перемещения заготовки и прижимное устройство с прижимными роликами, причем прижимное устройство выполнено в виде двух размещенных рядом прижимных роликов, каждый из которых установлен на отдельной оси вращения, укрепленной на рычаге, связанном с устройством подъема роликов механизмом прижима, выполненный с возможностью индивидуальной регулировки усилия прижима заготовки к приводным барабанам, при этом вдоль оси вращения заготовки размещены три прижимных устройства, а механизм вращения снабжен датчиками вибрации с обратной связью привода по вибрации заготовки. Такое выполнение прижимного устройства позволяет обеспечить надежный прижим заготовки к барабанам привода на разных критических режимах для каждого прижимного ролика, предотвращать развитие колебаний и тем самым, существенно повысить скорость вращения заготовки. Размещение не менее двух таких прижимных устройств вдоль оси вращения заготовки позволяет предотвратить колебания заготовки относительно поперечной оси. Такое выполнение прижимного устройства также обеспечивает надежный прижим короткого огарка заготовки, предотвращая его колебания относительно поперечной оси одним прижимным устройством.
Предусмотрен вариант выполнения устройства, в котором оси вращения роликов прижимного устройства, размещенного ближе к обрабатываемому торцу заготовки, направлены под углом в пределах от 0,5 до 8 градусов к оси вращения заготовки. Такое выполнение роликов создает осевое усилие на вращающуюся заготовку, прижимая ее к осевому приводу, сохраняя необходимое положение заготовки и предотвращая ее отрыв от приводных барабанов.
Предусмотрен вариант выполнения устройства, в котором привод вращения заготовки снабжен датчиками вибрации и обратной связью привода вращения с вибрацией заготовки. Такое выполнение привода позволяет оперативно отслеживать и автоматически предотвращать катастрофические опасные режимы.
Предусмотрен вариант выполнения устройства, в котором внутренняя ось барабанов выполнена сменной. Такое решение позволяет оперативно менять изношенные части привода, не доводя до предельного состояния.
Предусмотрен вариант выполнения устройства, в котором, механизм подачи и вращения заготовок размещен на термостабилизированном основании, снабженном водяным охлаждением. Такое выполнение привода связано с тем, что он размещен в камере привода, пространство которой сообщено с плавильной камерой, температура в которой существенно изменяется в рабочем процессе, что и приводит к деформации основания, на котором установлены опоры быстровращающихся барабанов и связанных с ними приводов. Водяное охлаждение основания предотвращает температурные деформации привода и сохраняет балансировку вращающихся частей.
Таким образом, все предлагаемые варианты выполнения устройства имеют общую цель и предназначены для решения одной задачи.
В установке, взятой за прототип, представлен привод вращения и перемещения обрабатываемой заготовки установки для центробежного получения металлических порошков, размещенный в камере приводов, соединенной с плавильной камерой, содержащий высокоскоростные приводные барабаны с осью для передачи крутящего момента, и прижимное устройство с барабанами, снабженными демпферами и осевым приводом заготовки,
Предлагаемое решения отличается от прототипа тем, что прижимное устройство выполнено в виде двух размещенных рядом прижимных роликов, каждый из которых установлен на отдельной оси, укрепленной на рычаге, связанном механизмом прижима, имеющим индивидуальную регулировку усилия, с устройством подъема роликов, и вдоль оси вращения заготовки размещены не менее двух прижимных устройств, при этом заготовка, длина которой изменяется в процессе обработки, все время остается прижатой к барабанам роликами с разными частотными характеристиками.
В аналогичных устройствах размещают два ролика на одной оси и на одном рычаге, что следует рассматривать как одно прижимное устройство с общим усилием прижима и общей частотной характеристикой (Паспорт установки центробежного распыления УЦРТ-9). Поэтому такое устройство с двумя барабанами на одной оси и на одном рычаге не тождественно двум барабанам, каждый из которых размещен на отдельном рычаге, на своей отдельной оси, и со своей регулировкой прижима.
Таким образом, предлагаемое выполнение привода отличается от прототипа тем, что прижимное устройство выполнено в виде двух, размещенных рядом прижимных роликов, каждый из которых установлен на отдельной оси, укрепленной на рычаге, связанном механизмом прижима, имеющим индивидуальную регулировку усилия, с устройством подъема роликов, и вдоль оси вращения заготовки размещены не менее двух прижимных устройств, является новым и придает приводу новые свойства в части устойчивости к вибрациям и подавления критических режимов работы привода.
Предлагаемые варианты выполнения устройства сами по себе известны, но в таком сочетании признаков в прототипе отсутствуют, и в то же время способствуют достижению поставленной цели.
Как показали испытания, предложенный привод позволил существенно продвинуться в повышении скорости вращения заготовки с 30 до 40 тысяч оборотов в минуту. Это позволило повысить выход мелкодисперсной фракции в 3…6 раз.
Предлагаемое решение технической задачи представлено на рисунках.
На фиг. 1 показан общий вид привода вращения барабанов и перемещения заготовки.
На фиг. 2 показан вид привода с прижимными устройствами и расположением роликов.
На фиг. 3 представлено устройство прижимных роликов с рычагами и устройствами подъема.
На фиг. 1 в камере приводов 1 установлены механизмы привода вращения 2 опорных барабанов 3 вращения заготовки 4. Для продольного перемещения заготовки предусмотрен механизм 5 с толкателем 6. Привод вращения 2 с барабаном 3 связан муфтой 7 и осью 8 (фиг. 2), на которой установлен барабан 3.
На стенке камеры приводов 1 (фиг. 2) закреплены кронштейны 9 с рычагами 10, на осях которых 11 размещены ролики 12, прижимающие заготовку 4 к опорным барабанам 3. На фиг. 3 показан кронштейн 9, на оси которого размещены рычаги 10 с прижимными роликами 12 и рычаг управления подъемом роликов, 17, которые с помощью своей траверсы 16 и механизма прижима 14 связан с рычагами прижимных роликов. Механизм прижима 14 содержит тягу, связывающую рычаги, установленную на ней пружину и регулировочную гайку.
Работает механизм привода следующим образом.
Рычаги 10 с прижимными роликами 12 поднимают с помощью привода подъема 15,воздействующего на них с помощью рычага управления 17 и механизма прижима. 14 (фиг. 3).
Заготовку 4 с помощью загрузочного механизма (на чертежах не показан) перемещают и укладывают на барабаны привода 3, а затем с помощью механизма осевого перемещения 5 с толкателем 6, передвигают заготовку вдоль опорных барабанов до выходного отверстия камеры привода. После этого опускают рычаги с роликами, прижимая заготовку к барабанам. Включением приводов вращения барабанов заготовку раскручивают до необходимой скорости вращения. Включают плазмотрон и нагревают торец заготовки до расплавления металла и разбрасывания его в виде капель в камеру плавления. По мере переработки материала заготовки она укорачивается и перемещается механизмом продольного перемещения 5 вдоль вращающихся барабанов к выходному отверстию привода. После выхода заднего конца заготовки из-под прижимного механизма освободившиеся ролики с рычагами поднимаются, а оставшаяся часть заготовки прижимается оставшимися роликами до последнего прижимного устройства у выходного отверстия корпуса, после чего выключают привод вращения. В процессе обработки заготовки с помощью датчика вибрации, анализируют уровень и скорость изменения сигнала, контролируют уровень вибрации основания привода, и, при необходимости, воздействуют на привод вращения барабанов, не допуская опасных режимов.
Особенность работы предлагаемого устройства заключается в том, что на резонансных частотах колебания одного из прижимных роликов, прижим заготовки выполняет соседний с ним ролик, подавляя вибрацию заготовки, чем обеспечивается стабильность рабочего процесса установки производства порошкового материала.