Установка для отделочно-зачистной обработки деталей машин
UNIT FOR FINISHING AND CLEANING TREATMENT OF MACHINE PARTS

Изобретение относится к машино- и приборостроению, может быть использовано для шлифования, полирования и упрочнения поверхностного слоя деталей в свободно гранулированной абразивной среде.
Известно устройство для галтовки (А.с.№1484632, кл. В24 В 31/02, 1989 г.), содержащее установленный на станине и снабженный приводом галтовочный барабан, выполненный в виде многосекционной винтовой колонны, содержащей секции в виде многогранников с гранями, выполненными в виде равносторонних треугольников, ребра которых сходятся в одной точке-вершине, причем в каждой вершине секции сходятся, по меньшей мере, четыре ребра равносторонних треугольников.
Недостатком известного устройства является недостаточно высокая эффективность обработки, обусловленная тем, что обработка производится в среде абразива, находящегося во взвешенном состоянии, т.е. недостаточно сжатой среде абразива по длине барабана с практически постоянным продольным и поперечным сечением от загрузки к выгрузке, а также из-за недостаточной интенсивности смешивания абразивных сред и обрабатываемых деталей и сложности изготовления.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для отделочно-зачистной обработки (патент РФ, №2507053, кл. В24 В, 31/02, 2014 г.), содержащее установленный на станине и снабженный приводом галтовочный барабан в виде винтовой многозаходной колонны со средствами для загрузки и выгрузки деталей, при этом барабан изготовлен из секций, с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу трех и более ломаных правых и левых винтовых линий, а также внутренних трех и более винтовых канавок с одинаковым шагом, при этом секции смонтированы из двух подсекций, выполненных из трех и более, поочередно соединенных между собой боковыми сторонами, равнобедренных трапеций и равнобедренных треугольников, основания которых в подсекции расположены в разные стороны, причем секции соединены между собой большими основаниями трапеций, а подсекции соединены в секцию так, что основания равнобедренных треугольников одной подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций второй подсекции, а основания равнобедренных треугольников второй подсекции присоединены к верхнему основанию равнобедренных трапеций первой подсекции.
Недостатком известного устройства является недостаточно высокая эффективность обработки, обусловленная тем, что обработка производится в среде абразива, находящегося во взвешенном состоянии, т.е. недостаточно сжатой среде абразива по длине барабана практически с постоянным продольным и поперечным сечением от загрузки к выгрузке, а также из-за недостаточно интенсивности смешивания абразивных сред и обрабатываемых деталей, а также сложности изготовления.
Техническим решением является повышение эффективности обработки и расширение технологических возможностей за счет сжатия рабочей среды и обрабатываемых деталей в процессе их обработки и увеличения интенсивности их смешивания а также упрощение изготовления.
Поставленная задача достигается тем, что в установку для отделочно-зачистной обработки деталей машин, содержащей станину, на которой установлен барабан с приводом вращения и средства для загрузки и выгрузки деталей, согласно изобретению, барабан выполнен в виде комбинированного ротора и состоит из секций, смонтированных из двух одинаковых подсекций, собранных из по меньшей мере трех одинаковых равнобедренных треугольников, поочередно соединенных по меньшей мере с тремя одинаковыми равнобедренными трапециями из условия образования малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников с разным количеством сторон, причем боковые стороны указанных трапеций равны боковым сторонам равнобедренных треугольников, а количество сторон малого торцевого отверстия в два раза больше количества сторон большого торцевого отверстия, при этом подсекции в секции соединены друг с другом сторонами больших торцевых отверстий, образованных основаниями равнобедренных трапеций, а секции соединены по длине комбинированного ротора сторонами малых торцевых отверстий, образованных при соединении боковых сторон указанных равнобедренных треугольников и трапеций, причем основания равнобедренного треугольника и равнобедренной трапеции одной секции соединены с основанием равнобедренного треугольника и равнобедренной трапеции второй секции с образованием по периметру комбинированного ротора не менее трех пар направленных навстречу друг другу ломаных винтовых линий и по меньшей мере шести поверхностей ломаной формы с изменяющейся по длине комбинированного ротора площадью поперечного сечения, при этом внутри комбинированного ротора по всей его длине установлена волнообразная пружина с витками круглого сечения, расположенная с возможностью изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия и регулирования скорости перемещения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред от загрузки к выгрузке.
По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предполагаемой конструкции установки для отделочно-зачистной обработки деталей машин.
Новизна обусловлена тем, что комбинированный ротор изготовлен из секций с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу трех и более пар ломаных правых и левых винтовых линий, это обеспечивает создание направленных навстречу друг другу потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, что повышает интенсивность и эффективность обработки, расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что комбинированный ротор изготовлен из секций с образованием внутренних шести и более винтовых канавок с одинаковым шагом и созданием по периметру и длине комбинированного ротора не менее шести поверхностей ломаной формы, с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников разных по числу и количеству сторон, при этом количество сторон малого торцевого отверстия в два раза больше количества сторон большого торцевого отверстия, что повышает эффективность обработки, расширяет технологические возможности.
Кроме того, новизна обусловлена тем, что секции смонтированы из двух подсекций, собранных из не менее трех одинаковых равнобедренных трапеций и не менее трех одинаковых равнобедренных треугольников, при этом боковые стороны треугольников и трапеций равны друг другу, а их основания расположены в разные стороны, причем подсекции соединены между собой большими основаниями трапеций с образованием секций, а секции соединены между собой так, что основания равнобедренных треугольников и основания равнобедренных трапеций одной секции присоединены к основанию равнобедренных треугольников и основаниям равнобедренных трапеций второй секции, таким образом, элементы, из которых собран комбинированный ротор, смонтированы под некоторыми углами друг к другу, поэтому интенсивность обработки возрастает, так как эти элементы, работая как полки захватывают порции частиц рабочих сред и обрабатываемые детали и направляют их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения, обеспечивая не только повышение интенсивности и эффективность обработки, расширение технологических возможностей, но и перемещение частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей от загрузки к выгрузке.
Новизна обусловлена тем, что комбинированный ротор изготовлен из одних лишь одинаковых равнобедренных трапеций и одинаковых равнобедренных треугольников, что упрощает изготовление и расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение комбинированного ротора имеет форму многоугольника, площадь и количество сторон которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие масс частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности, повышает эффективность обработки.
Новизна заключается также в том, что по периметру комбинированного ротора образованы поверхности ломаной формы из плоских элементов различной формы и размеров, что обеспечивает не только нарушение стационарности потоков частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей, но и расширение технологических возможностей, упрощение изготовления, повышение эффективности обработки.
Новизна состоит в том, что внутри комбинированного ротора смонтирована пружина волнообразной формы, которая не только обеспечивает перемещение частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей от загрузки к выгрузки, но и нарушает стационарность их движения, что расширяет технологические возможности, повышает эффективность обработки.
Новизна состоит также в том, что пружина волнообразной формы с круглым сечением витков оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия, что расширяет технологические возможности, повышает эффективность обработки.
Новизна обусловлена тем что комбинированный ротор изготовлен с образованием по внутреннему периметру направленных навстречу друг другу трех и более ломаных правых и левых винтовых линий, что обеспечивает создание направленных навстречу друг другу потоков обрабатываемых деталей и частиц абразивных сред с максимальной энергоемкость соударений их друг с другом и со стенками комбинированного ротора под разными углами, увеличивает частоту их взаимодействия друг с другом и со стенками комбинированного ротора, повышает эффективность обработки и расширяет технологические возможности.
Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что, частота движения частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей в предлагаемой конструкции установки для отделочно-зачистной обработки деталей машин определяется не только частотой вращения комбинированного ротора, но и количеством плоских элементов по его периметру, то такое конструктивное оформление поверхности комбинированного ротора за счет увеличения количества плоских элементов в каждой секции по периметру увеличивает частоту соударений частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей между собой и со стенками комбинированного ротора, повышает эффективность обработки, увеличивает технологические возможности.
Кроме того, новизна обусловлена тем, что элементы, из которых собран комбинированный ротор, смонтированы под некоторыми углами друг к другу, поэтому интенсивность обработки возрастает, так как эти элементы, работая как полки, захватывают порции частиц рабочих сред с обрабатываемыми деталями и направляют их навстречу друг другу, нарушая, таким образом, стационарность их движения, обеспечивая повышение эффективности обработки и расширение технологических возможностей.
Новизна усматривается в том, что площадь и форма поперечного сечения комбинированного ротора изменяется в каждом поперечном сечении по всей его длине от загрузки к выгрузке, что интенсифицирует процесс смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей, расширяет технологические возможности.
Новизна обусловлена также тем, что не только равнобедренные треугольники и равнобедренные трапеции, из которых собраны подсекции секций комбинированного ротора, но и сами секции смонтированы под некоторыми углами друг к другу с образованием ломаных винтовых линий, что увеличивает смешиваемость, энергоемкость и изменяет частоту взаимодействия частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей друг с другом и со стенками комбинированного ротора, что расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что поперечное проходное сечение комбинированного ротора имеет форму многоугольника, площадь и количество сторон которого по длине многократно меняется от загрузки к выгрузке, обеспечивая периодическое поджатие частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей, что увеличивает интенсивность смешивания и энергоемкость соударений, расширяет технологические возможности.
Новизна заключается также в том, что по периметру комбинированного ротора образованы ломаные поверхности из плоских элементов различной формы и размеров, что обеспечивает нарушение стационарности потоков частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей внутри комбинированного ротора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображен общий вид установки для отделочно-зачистной обработки деталей машин; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - комбинированный ротор, общий вид; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - комбинированный ротор, наглядное изображение.
Предлагаемая установка для отделочно-зачистной обработки деталей машин состоит из станины 1, выполненной в виде сварной рамы (фиг.1, фиг. 2). На станине закреплен привод главного движения, состоящий из электродвигателя 2, редуктора 3 и четырех роликовых опор 4. Комбинированный ротор 5 снабжен двумя ободами 6, которые опираются на роликовые с ребордами опоры 4. На станине 1 смонтированы средства для загрузки 7 и разгрузки 8, а также бункер 9 для отходов. Над бункером 9 в комбинированном роторе 5 выполнены отверстия 10 для удаления отходов (облой, металл заусенцев, окалины и т.п.).
По всей длине комбинированного ротора 5 смонтирована пружина волнообразной формы 11 c круглой формой сечения, которая оборудована устройством для изменения шага витков путем ее растяжения или сжатия (на чертеже не показано).
Комбинированный ротор 5 собран из секций 12, смонтированных из двух одинаковых подсекций 13 и 14 (фиг.3, фиг. 4, фиг. 5).
Подсекции 13 и 14 изготовлены, например, подсекция 13 (фиг.3, фиг. 5) из не менее трех одинаковых равнобедренных треугольников 15, 16, 17, поочередно соединенных по периметру подсекции 13 с не менее тремя одинаковыми равносторонними трапециями 18, 19, 20 с образованием малого и большого торцевых отверстий в виде многоугольников 21 и 22, при этом число сторон малого торцевого отверстия 21 в два раза больше числа сторон большого торцевого отверстия 22. В секцию 12 две подсекции 13 и 14 соединяют друг с другом сторонами торцевых больших отверстий 22, а секции присоединены друг к другу по длине комбинированного ротора 5 своими сторонами малых торцевых отверстий 21 с образованием по периметру комбинированного ротора 5 не менее трех пар, направленных навстречу друг другу, ломаных винтовых линий (фиг.5), например 23-24-25-26 и 26-27-24-28 и образованием по периметру комбинированного ротора 5 в каждой подсекции не менее шести поверхностей ломаной формы, например 29, 30, 31, 32, 33, 34 (фиг.4).
Ломаные винтовые линии по длине комбинированного ротора 5 образуют вдоль продольной оси комбинированного ротора 5 не менее шести поверхностей ломаной формы, например 35-36-37 (фиг.3).
Ломаные винтовые линии по наружной поверхности комбинированного ротора 5 имеют одинаковые обозначения позиций с соответствующими им канавками по его внутренней поверхности.
Так как подсекции 13 и 14 имеют малые торцевые отверстия 21 и большие торцевые отверстия 22, то секции 12 имеют переменное продольное и переменное проходное сечения по длине комбинированного ротора 5.
Установка для отделочно-зачистной обработки деталей машин оборудована приспособлением для регулирования наклона комбинированного ротора 5 (на чертеже не показано). Изменение угла наклона осуществляется с целью регулирования скорости перемещения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред от загрузки к выгрузке.
Предлагаемая установка для отделочно-зачистной обработки деталей машин работает следующим образом.
Во вращающийся комбинированный ротор 5 установки для отделочно-зачистной обработки деталей машин через средство для загрузки 7 беспрерывно загружаются рабочая среда и подлежащие обработки детали. При вращении комбинированного ротора 5 рабочая среда и обрабатываемые детали совершают движение по винтовым канавкам и выгружаются из комбинированного ротора 5 в средство 8. Отходы обработки (облой, материал заусенцев, окалина и т.п.) через отверстия 10 выводятся из комбинированного ротора 5 в бункер отходов 9.
Таким образом, при вращении комбинированного ротора 5 частицы рабочих сред и обрабатываемые детали захватываются внутренней ломаной поверхностью, и в направлении вращения поднимаются вверх и перемещаются в сторону выгрузки. По достижении определенной высоты под действием гравитационных сил и образовавшегося угла естественного откоса, частицы рабочих сред и обрабатываемые детали движутся под определенными углами навстречу друг к другу и к стенкам вращающегося комбинированного ротора 5 и перемещается в сторону выгрузки. Так как поверхность комбинированного ротора 5 непрерывна, то и непрерывен процесс движения последующих порций обрабатываемых деталей и рабочих сред, которые поднимаются вверх и падают вниз, движутся под разными углами. Поскольку плоские элементы внутренней поверхности комбинированного ротора 5 расположены под углом друг к другу, то каждая порция частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей перемещается по своему вектору направления в сторону выгрузки, что в значительной степени интенсифицирует процесс взаимодействия частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей друг с другом и со стенками комбинированного ротора 5, повышает интенсивность обработки деталей и расширяет технологические возможности. В результате такой конструкции комбинированного ротора 5 значительно расширен диапазон изменений результирующих векторов перемещений частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей и поэтому, каждая частица рабочих сред и обрабатываемая деталь движутся по разным векторам направления, что обеспечивает большую вероятность столкновений в начальный момент отрыва их от стенок комбинированного ротора 5, где они обладают определенным запасом кинетической энергии и движутся с большой кинетической энергией, поэтому и обеспечивается интенсификация процесса обработки деталей.
Технико-экономическое преимущества возникают за счет расширения диапазона изменений результирующих векторов частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей, повышения интенсивности их смешивания и переориентации, а также увеличения скорости их перемещений от загрузки к выгрузке, что повышает интенсивность смешивания, увеличивает энергоемкость взаимодействия частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей друг с другом и со стенками комбинированного ротора ломаной формы, повышает эффективность обработки, расширяет технологические возможности.