Результат интеллектуальной деятельности: Установка для отделочно-упрочняющей обработки

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.

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 0₁-0₁ вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂ 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 0₃-0₃ 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.

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_n) и повышает производительность.

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 0₁-0₁ пустотелого тоннеля спиральной формы с центральной прямолинейной осью 0₂-0₂, 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.

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 0₃-0₃ 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.

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 0₁-0₁, по которой свернут пустотелый тоннель с многозаходной винтовой поверхностью вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂; 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 0₃-0₃ 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.

Барабан 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) выполнен спиральным. На фиг. 4 показано наглядное изображение взаимного расположения оси спирали - центра оси симметрии 0₁-0₁ пустотелого тоннеля спирального барабана 1 (на фиг. 4 спиральный барабан изображен поперечными сечениями 9 пустотелого тоннеля с многозаходной винтовой поверхностью) и центральной прямолинейной осью 0₂-0₂ спирального барабана 1.

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 0₁-0₁ центра оси симметрии (фиг. 3) тоннеля спирального, свернутого по спирали 0₁-0₁ вокруг центральной оси 0₂-0₂ 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.

В результате образуется пустотелый тоннель спирального барабана 1 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3) с осью спирали - центра оси симметрии 0₁-0₁ спирального барабана 1, скрученного вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂ спирального барабана 1 по диаметру D_cp с образованием спирального барабана 1 с наружным диаметром D_max и внутренним диаметром D_min (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).

Таким образом, пустотелый перфорированный тоннель с собственной спиральной осью симметрии 0₁-0₁ свернут по этой спирали 0₁-0₁ вокруг центральной прямолинейной оси 0₂-0₂ и образуют спиральный барабан 1 (фиг. 4).

Секция 22 изготовлена в виде кольца (фиг. 7), смонтирована из ромбовидной полосы 25.

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 0₃-0₃ 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.

Соотношение длины линии сгиба ВГ и АБ (СП) определяет величину шага S₁ спирали 0₁-0₁, а значит и шаг навивки пустотелого тоннеля вокруг прямолинейной оси 0₂-0₂ спирального барабана 1.

Например, на фиг. 5 линии сгиба L₁<L₂<L₃<L₄<L₅<L₆<L₇ и L₁₃<L₁₂<L₁₁<L₁₀<L₉<L₈<L₇.

Ромбовидная полоса 25 сгибается по прямым линиям сгиба, которые и являются основанием всех двенадцати трапеций и параллельными друг другу (фиг. 5 и фиг. 6).

Затем полоса 25 сгибается по линиям сгиба L₂, L₃, L₄, L₅, L₆, L₇, L₈, L₉, L₁₀, L₁₁, L₁₂ (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.