Результат интеллектуальной деятельности: ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ

Изобретение относится к обработке деталей в контейнерах, совершающих низкочастотные колебания, и может найти применение в различных отраслях машиностроения для шлифовки, полирования и упрочнения поверхностного слоя деталей.

Известна виброустановка с объемным движением рабочей камеры (патент РФ №2288830, кл. B24B 31/073, 2006), содержащая упруго установленную на основании с вибратором тороидальную рабочую камеру, выполненную из секций, смонтированных из полос, согнутых в одну сторону по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полос, с попеременным образованием по длине полосы разных по размерам равносторонних и равнобедренных треугольников, при этом с двух сторон самого большого равностороннего треугольника расположены своими основаниями два одинаковых равнобедренных треугольника, с боковых сторон которых расположены два одинаковых равносторонних треугольника с расположенными к ним своими основаниями двумя одинаковыми равнобедренными треугольниками, на одном из которых расположен равносторонний треугольник, причем стороны меньших равносторонних треугольников отличаются от сторон больших равносторонних треугольников на одну и ту же линейную величину, а секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых треугольников с образованием по наружной и внутренней поверхностях тороидальной рабочей камеры ломаных винтовых линий и винтовых поверхностей.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является виброустановка с объемным движением рабочей камеры (патент РФ №2460624, кл. B24B 31/073, опубл. 10.09.2012, бюл. №25), содержащая упруго установленную на основании тороидальную рабочую камеру с вибратором, выполненную в виде тора с образованием по его наружному и внутреннему периметру многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий, при этом рабочая камера изготовлена из секций, каждая из которых выполнена в виде кругового сектора, смонтированного из полосы, согнутой попеременно в разные стороны по прямым линиям в виде линий сгиба, расположенных на полосе на равных расстояниях друг от друга и размещенных под углом к кромкам полосы с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными на полосе попеременно и параллельно друг другу, при этом полоса свернута в кольцо с многогранной поверхностью, а секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников в виде пустотелой рабочей камеры с образованием по его периметру наружной и внутренней поверхностей многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий.

Недостатком известной виброустановки с объемным движением рабочей камерой является ограниченные технологические возможности, обусловленные тем, что обработка производится с недостаточной интенсивностью и недостаточной энергоемкостью взаимодействия деталей и частиц рабочих сред друг с другом на относительно небольшой длине (по окружности) рабочей камеры в виде тора.

Техническим решением задачи является расширение технологических возможностей, увеличениепроизводительности и пути (длины) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в рабочей камере.

Техническое решение достигается тем, что в вибрационном устройстве для отделочно-упрочняющей обработки,содержащей упруго установленную на основании, снабженную приводом рабочую камеру, рабочая камера выполнена пустотелой в виде квадрата, с образованием по ее внутреннему и наружному периметру многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий, и смонтирована из жестко соединенных, поочередно друг с другом, четырех пустотелых секций, выполненных в виде пустотелого кругового сектора, с четырьмя пустотелыми прямолинейными секциями, причем четыре секции, выполненные в виде пустотелого кругового сектора, смонтированы из подсекций, каждая из которых изготовлена из полосы, согнутой попеременно в разные стороны по прямым линиям в виде линий сгиба,расположенных на полосе на равных расстояниях друг от друга и размещенных под углом к кромкам полосы с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами, расположенными на полосе попеременно и параллельно друг другу и свернутой в кольцо в виде подсекций, а подсекции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников с образованием пустотелого кругового сектора, с многозаходными винтовыми поверхностями треугольной формы и однонаправленными многозаходными винтовыми линиями, а четыре пустотелые прямолинейные секции изготовлены, по меньшей мере из одной полосы, согнутой по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полосы, с образованием одинаковых параллелограммов, расположенных на полосе попеременно в противоположные стороны, при этом полоса свернута в цилиндрические витки, соединенные друг с другом по продольным кромкам, с образованием по внутренней поверхности винтовых ломаных карманов треугольной формы, а по наружной поверхности - однонаправленных ломаных винтовых линий.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого вибрационного устройства для отделочно-упрочняющей обработки.

Новизна заключается в том, что рабочая камера выполнена пустотелой в виде квадрата с образованием по ее внутреннему и наружному периметру многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы и однонаправленных многохзаходных винтовых линий, что расширяет технологические возможности, при одних и тех же габаритах по занимаемой площади вибрационной установки с рабочей камерой, выполненной в виде тора, и увеличивается путь (длина) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в квадратной рабочей камере, так как длина по периметру тора (окружности) диаметра D равна L₁=πD, а длина по периметру квадрата равна L₂=4D, (L₂>L₁).

Новизна обусловлена также тем, что рабочая камера смонтирована из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций, выполненных в виде кругового сектора с четырьмя прямолинейными секциями, что расширяет технологические возможности и так как при одних и тех же габаритах с рабочей камерой, выполненной в виде тора, расширяются технологические возможности и увеличивается путь (длина) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в квадратной рабочей камере.

Новизна усматривается в том, что карманы рабочей камеры выполнены треугольной формы по меньшей мере из одной полосы, что расширяет технологические возможности.

Новизна предложения заключается также в том, что по всему периметру рабочей камеры проходное сечение изменяется не только по форме, но и по площади, что обеспечивает попеременное сжатие и расширение потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в каждом сечении рабочей камеры, а значит повышение производительности и расширение технологических возможностей.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что четырехугольники полос, из которых смонтированы секции, разнонаклонены не только друг к другу, но и к оси симметрии рабочей камеры, поэтому степень сжатия потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред возрастает, процесс приготовления кормов интенсифицируется.

Новизна заключается также в том, что рабочая камера изготовлена из секций и подсекций, стенки которых разнонаклонны не только друг к другу, но и к направлению вращательного движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, движущихся под воздействием вибрации в плоскостях, перпендикулярных проходному сечению рабочей камеры, что усложняет траектории их движения и увеличивает интенсивность отделочно-упрочняющей обработки и расширяет технологические возможности.

Новизна заключается также в том, что при работе вибратора, установленного горизонтально (в отличие от аналога - патент РФ №2460624, кл. B24B 31/073, опубл. 10.09.2012, бюл. №25, у которого вибратор установлен вертикально), обрабатываемые детали и частицы рабочих сред, совершающие циркуляционное движение внутри рабочей камеры в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии рабочей камеры, получают дополнительное движение от наклоненных друг к другу стенок карманов треугольной формы всех восьми секций, что расширяет технологические возможности и повышает производительность отделочно-упрочняющей обработки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображено вибрационное устройство для отделочно-упрочняющей обработки, общий вид; на фиг.2 - рабочая камера в форме квадрата, вид сверху; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - одна из четырех секций, выполненная в виде пустотелого кругового сектора, вид сверху; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.4; на фиг.6 - полоса с размеченными прямыми линиями сгиба и линиями обрезки кромок четырехугольников; на фиг.7 - полоса после обрезки кромок четырехугольников; на фиг.8 - полоса после обрезки кромок четырехугольников, согнутая по прямым линиям сгиба; фиг.9 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в кольцо-подсекцию; на фиг.10 - одна из четырех пустотелых прямолинейных секций с карманами треугольной формы, общий вид; на фиг.11 - разрез В-В на фиг.10; на фиг.12 - полоса с размеченными линиями сгиба в виде прямых линий для карманов треугольной формы пустотелой прямолинейной секции на фиг.10; на фиг.13 - полоса, согнутая по прямым линиям с образованием карманов треугольной формы; фиг.14 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в цилиндрический виток.

Вибрационное устройство для отделочно-упрочняющей обработки (фиг.1) состоит из рабочей камеры 1, установленной на платформе 2, снабженной вибратором 3. Платформа 2 посредством пружин 4 установлена на основании 5.

Рабочая камера 1 выполнена пустотелой, в виде квадрата (фиг.2), с образованием по ее внутреннему и наружному периметру многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы, а также однонаправленных многозаходных винтовых линий и смонтирована из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех секций 6, 7, 8, 9, выполненных в виде кругового сектора с четырьмя прямолинейным секциями 10, 11, 12, 13 (фиг.2).

Секции 6, 7, 8, 9 (например, на фиг.4 показана секция 6) выполнены в виде пустотелого кругового сектора и смонтированы из подсекций 14 (одна из подсекций 14 на фиг.4 выделена сплошными утолщенными линиями), соединенными между собой известными методами, например сваркой клейкой и т.п., с образованием по наружной и внутренней поверхностях винтовых линий (на фиг.4 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 15-16-17-18-19-20-21-22-23-24-25-26-27-28-29-30-31) и винтовых поверхностей треугольной формы (фиг.5) в виде карманов треугольной формы по внутренней поверхности и наружной поверхности.

Каждая из подсекций 14 изготовлена в виде кругового сектора (фиг.4, фиг.5) и смонтирована из полосы 32, на которой размечены прямоугольники 33, по диагоналям которых расположены линии сгиба 34 на равных расстояниях друг от друга, эти диагонали - линия сгиба полосы 32 показана на фиг.6 утолщенной линией 33. На полосе 32 размечены также линии обрезки 35 кромок полосы 32, показанных на фиг.6 штрихпунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 35 участки полосы 32 (на фиг.6 эти участки полосы 32 заштрихованы) отрезаются, и полоса 32 приобретает вид, показанный на фиг.7, у которой линии сгиба 34 полосы 32 разные по длине L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₇, L₈, L₉, L₁₀, L₁₁, L₁₂, L₁₃, L₁₄, L₁₅, L₁₆. Полоса 32 (фиг.8) после обрезки кромок прямоугольников 33 по линии обрезки 35 сгибается попеременно в разные стороны по прямым линиям, размещенным под углом к кромкам полосы 32 с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - т.е. по диагоналям 34 квадратов 33, параллельных друг другу, и затем сворачивается в кольцо 14, как показано на фиг.9. Кромки 36 и 37 полосы 32 после сворачивания в кольцо 14 соединяются известными методами, например, сваркой, пайкой и т.д., с образованием подсекции 14 в виде кругового сектора.

Таким образом, секции 6, 7, 8, 9 (фиг.1, 2, 3) выполнены по периметру в виде многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями по периметру (одна из винтовых линий показана фиг.3 утолщенной линией 15-16-17-18-19-20-21-22-23-24-25-26-27-28-29-30-31) и винтовыми канавками внутри секций в виде карманов треугольной формы под углом к оси секций.

Секции 6, 7, 8, 9 (фиг.3) пустотелые с образованием по их наружной и внутренней поверхностям многозаходных винтовых поверхностей треугольной формы и однонаправленных многозаходных винтовых линий могут быть изготовлены и иным способом.

Четыре пустотелые прямолинейные секции 10, 11, 12, 13 (фиг.10, фиг.11) с карманами треугольной формы, например секция 10, изготовлены, по крайней мере, из одной полосы 38, согнутой по прямым линиям 59, размещенным на равном расстоянии «L» друг от друга и под одинаковыми углами α к кромкам 39 и 40 полосы 38 с образованием одинаковых параллелограммов 41 и 42, расположенных попеременно в противоположные стороны (фиг.12, фиг.13).

Полоса 38 после сгиба по прямым линиям 59 свернута в цилиндрические витки (фиг.14), соединенные друг с другом по продольным кромкам 39 (фиг.10) известными методами, например сваркой. На фиг.10 линия соединения продольных кромок витков полосы 38 показаны штрихпунктирной линией с двумя точками 39 с образованием по наружной поверхности однонаправленных, ломаных винтовых линий, а по внутренней поверхности карманов треугольной формы (на фиг.10 одна из винтовых линий показана утолщенной линией 40-41-42-43-44-45-46-47-48-49-50-51) и винтовых поверхностей (фиг.11) треугольной формы в виде карманов внутренней поверхности 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58.

Пустотелые прямолинейные секции, например 10, 11, 12, 13, с карманами треугольной формы жестко соединены поочередно с пустотелыми секциями 6, 7, 8, 9 с карманами треугольной формы (фиг.2) по линиям стыковки I-I, II-II, III-III, IV-IV, V-V, VI-VI, VII-VII, VIII-VIII с образованием непрерывной пустотелой рабочей камеры 1 в виде квадрата с карманами треугольной формы по его внутреннему периметру.

Вибрационное устройство для отделочно-упрочняющей обработки работает следующим образом.

Возмущающая сила вибратора 3 через стенки рабочей камеры 1 передается обрабатываемым деталям и частицам рабочих сред, находящимся внутри рабочей камеры 1. Обрабатываемые детали и частицы рабочих сред под влиянием вибрации совершают вращательное движение в плоскостях, перпендикулярных оси симметрии пустотелой рабочей камеры 1 и карманов треугольной формы по ее периметру. Наличие карманов треугольной формы по периметру рабочей камеры 1 изменяет направление движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред, в результате чего они не только приобретают направленное движение от загрузки к выгрузке, но также образуются зоны сжатия по всей длине пути движения внутри рабочей камеры 1, повышается производительность отделочно-упрочняющей обработки, расширяются технологические возможности.

Частицы рабочих сред и обрабатываемые детали не только интенсивно взаимодействуют друг с другом, смешиваясь, но и под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению рабочей камеры 1. Так как по длине рабочей камеры 1 размеры поперечного сечения, форма и расположение меняются, то усугубляется нарушаемость движения рабочих частиц и обрабатываемых деталей, т.е. имеет место повышение производительности отделочно-упрочняющей обработки. Наличие винтовых поверхностей треугольной формы и винтовых линий по периметру рабочей камеры обеспечивает движение обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред не только в пустотелых прямолинейных секциях рабочей камеры 1, но и в пустотелых секциях, выполненных в виде кругового сектора, что способствует не только усложнению траекторий их движения, но и их перемещению по проходному сечению рабочей камеры 1 от загрузки к выгрузке. При движении обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред по проходному сечению рабочей камеры 1 из-за изменения проходного сечения по форме и размерам образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечении рабочей камеры 1 по всему его объему, что тоже интенсифицирует процесс отделочно-упрочняющей обработки и расширяет технологические возможности.

Технико-экономические преимущества вибрационного устройства для отделочно-упрочняющей обработки возникают за счет выполнения рабочей камеры в виде квадрата, расширение технологических возможностей, увеличения производительности и пути (длины) движения обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред в рабочей камере, поверхность которой снабжена однонаправленными винтовыми линиями и винтовыми поверхностями, в виде карманов треугольной формы, которые и обеспечивают изменение направления движения потоков обрабатываемых деталей и частиц рабочих сред и расширение технологических возможностей.