Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для очистки и сушки изделий

Изобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам для очистки от технологических загрязнений и сушки поверхностей деталей вращения типа колец подшипников, осей, валов, втулок, зубчатых колес.

Известны устройства для ультразвуковой очистки изделий [свидетельство RU на полезную модель №5122, патент RU на изобретение №2181635], содержащие технологическую ванну и источник ультразвуковых колебаний.

Известны также устройства для струйной очистки деталей от загрязнений в жидкой среде [авторское свидетельство SU на изобретение №1781322, авторское свидетельство SU на изобретение №1549619] или в потоке жидкости [авторское свидетельство SU на изобретение №1586799, авторское свидетельство SU на изобретение №1733128, авторское свидетельство SU на изобретение №1736638,, патент RU на изобретение №2367527, свидетельство RU на полезную модель №15306]. Перечисленные выше устройства работают следующим образом: изделие помещают в ванну с моющей жидкостью, затем жидкости сообщают перемещение относительно изделия, под действием которого осуществляется очистка изделия от загрязнений.

Общим недостатком этих устройств является необходимость последующей длительной и энергоемкой сушки изделий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому является устройство для очистки и сушки изделий, имеющее механизм для придания изделию вращения с возможностью его очистки под действием центробежных сил [патент RU на изобретение №2559960]. Устройство содержит загрузочную воронку, в которую загружаются подвергаемые очистке изделия, центрифугирующий механизм, который обеспечен вращательной деталью, выполненной с возможностью удаления посредством центробежной силы свободных жидкостей, имеющихся на поверхности изделий.

Недостатками данного устройство являются ограниченные технологические возможности, так как оно может использоваться только для очистки от жидкости твердых гранул, и возможность сохранения между гранул загрязнений и влаги, что снижает качество очистки и сушки изделий.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества очистки изделий в виде тел вращения.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для очистки и сушки изделий, имеющем механизм загрузки изделий и механизм для придания изделию вращения с возможностью его очистки под действием центробежных сил, механизм загрузки выполнен в виде накопителя, представляющего собой полый цилиндр с возможностью поштучной загрузки в него изделий, и толкателя, подающего поштучно изделия из нижней части накопителя в рабочую зону, механизм вращения выполнен в виде оправки для установки очищаемого изделия и двигателя вращения, кинематически связанного с оправкой; дополнительно имеет механизм установки изделия на оправку, состоящий из круглой пластины с воздухораспределительным каналом и соплами для направления с высоким воздушным напором сжатого воздуха на очищаемую поверхность, и подпружиненного выталкивателя с возможностью смещения установленного на нем изделия под напором сжатого воздуха на оправку.

Техническим результатом является удаления с поверхности изделия не только влаги, но и технологических загрязнений и обеспечение сушки изделия.

Так как устройство снабжено цилиндрическим накопителем и оправкой, то это позволяет его использовать для очистки и сушки изделий в виде кольцевых деталей, что расширяет его технологические возможности. А так как вращение придают оправки изделия, то это позволяет загрязнениям и влаги беспрепятственно покидать очищаемую поверхность, что повышает качество очистки и сушки. Наличие многоструйного с соплами механизма подачи на поверхность изделия сжатого воздуха позволяет повысить качество очистки поверхности изделия под напором струй воздуха и обеспечить его высококачественную сушку.

Сущность изобретения поясняется фигурами, где на Фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства, на Фиг. 2 - то же, но вид сверху, на Фиг. 3 - механизм загрузки изделия, механизм вращения и механизм установки изделия на оправку.

На Фиг. 1-3 позициями 1-12 обозначены:

1 - станина;

2 - пневмоцилиндр;

3 - толкатель;

4 - нижняя плита;

5 - верхняя плита;

6 - накопитель;

7 - многоструйный механизм;

8 - двигатель вращения;

9 - промежуточный вал;

10 - оправка;

11 - выталкиватель;

12 - защитные пластины.

На станине 1 устройства закреплены пневмоцилиндр 2, передающий движение вдоль плоскости станины 1 толкателю 3, нижняя плита 4, верхняя плита 5 и двигатель вращения 8. На верхней плите 5 закреплен накопитель 6, выполненный в виде пустотелого цилиндра, внутри которого поштучно одно над другим устанавливают изделия в виде колец упорных подшипников. Между нижним торцом накопителя 6 и поверхностью нижней плиты 4 выполнен зазор, через который может свободно проталкиваться изделие. Двигатель вращения 8 через упругую муфту связан с промежуточным валом 9. На конце промежуточного вала 9 закреплена оправка 10, предназначенная для установки изделия. Многоструйный механизм 7 выполнен в виде круглого диска, прикрепленного снизу к верхней плите 5 и имеющего воздушный кольцевой канал, связанный с источником сжатого воздуха. Диаметр воздушного кольцевого канала равен диаметру очищаемой поверхности. Равномерно вдоль окружности воздушного кольцевого канала в направлении вдоль оси круглого диска выполнены отверстия, играющие роль сопел, направляющих воздушный поток на очищаемую поверхность. Выталкиватель 11 выполнен в виде подпружиненного кольца, устанавливающего изделие после обработки вдоль верхней плоскости нижней плиты 4. Защитные пластины 12 выполнены из эластичного материала и установлены так, что не препятствуют перемещению изделия вдоль верхней плоскости нижней пластины 4.

Работа устройства осуществляется следующим образом. В накопитель 6 одно над другим устанавливают изделия в виде колец подшипников. Затем включаются пневмоцилиндр 2, который в исходном варианте находится в крайнем левом положении. Перемещение штока пневмоцилиндра 2 вызывает перемещение вдоль верхней плоскости нижней плиты 4 толкателя 3. Толкатель 3 толкает изделие, находящееся в зазоре между нижним торцом накопителя 6 и верхней плоскостью нижней плиты 4 в рабочую зону так, что изделие своей осью устанавливается на выталкивателе 11 вдоль оси оправки 10. Если в рабочей зоне находилось ранее обработанное изделие, то оно выталкивается вновь подаваемым изделием из рабочей зоны за пределы устройства. В кольцевую канавку многоструйного механизма 7 подается освобожденный от влаги сжатый воздух, который через осевые отверстия, играющие роль сопел, под напором подается на поверхность изделия. Под действием воздушного напора изделие сжимает пружины выталкивателя 11 и устанавливается на оправке 10. Специальные шлицы, выполненные на оправке 10 (не показаны), предотвращают прокручивание изделия относительно оправки 10. Пневмоцилиндр 2 вместе с толкателем 3 возвращается в исходное положение. В этот момент включается вращение двигателя вращения 8, который приводит в движение промежуточный вал 9 и оправку 10. Тем самым изделие получает вращение.

За счет вращения изделия под действием центробежной силы технологические загрязнения и влага свободно удаляются с очищаемой поверхности. Процесс очистки существенно активизируется под действием воздушного напора, подаваемого из сопел многоструйного механизма 7. Помимо очистки поверхности изделия осуществляется ее сушка воздухом от остатков влаги.

После окончания обработки двигатель вращения 8 выключают, прекращают подачу воздуха в многоструйный механизм 7, а выталкиватель 11 поднимает изделие на уровень верхней плоскости нижней плиты 4. Цикл повторяется.

Пример. В опытных условиях было реализовано устройство для очистки и сушки колец упорного подшипника 1118-2902840, используемого в верхней опоре стойки передней подвески автомобилей ВАЗ «Калина», «Приора», «Гранта» и др. Диаметр очищаемой дорожки качения d=70 мм, ширина очищаемой дорожки качения h=5 мм, наружный диаметр колец 86 мм, внутренний диаметр 68 мм. На наружной поверхности пластмассового кожуха колец выполнены ребра жесткости.

Диаметр отверстия накопителя устанавливали равным 87 мм, чтобы обрабатываемые кольца свободно под собственным весом перемещались вдоль отверстия накопителя. Положение толкателя настраивали так, чтобы в крайнем правом положении штока пневмоцилиндра изделие устанавливалось по оси оправки. При отводе толкателя в крайнее левое положение он обеспечивал установку следующего кольца на верхнюю плоскость нижней плиты.

Двигатель вращения снабжали частотным преобразователем, позволяющим регулировать частоту его вращения. Устанавливали частоту вращения двигателя равной 900 об/мин. Частота вращения двигателя может уточняться на основе опытных данных. Давление сжатого воздуха в пневмосистеме устанавливаем равным 5 атм. Площадь сечения кольцевого воздушного канала многострунного механизма устанавливали равным 100 мм², диаметр сопел - 2 мм, число сопел - 10. Несложно определить, что струя воздуха, выходящего из каждого сопла, давила на очищаемую поверхность с силой 1,6 Н. Тогда все 10 сопел соответственно давили на изделие с силой 16 Н. В таком случае силу пружины, поджимающей выталкиватель, устанавливали равной 6 Н. Это намного меньше веса изделия и веса кольца выталкивателя. Без учета этого веса кольцо под действием струй воздуха, вытекающего из сопел многоструйного механизма, прижималось к оправке с силой 10 Н, что вполне достаточно. Для предотвращения проворота изделия на оправке на ее торце были выполнены выступы (не показаны), которые располагаются между ребрами жесткости кожуха изделия и при вращении оправки входили с ними в зацепление.

При указанных условиях обработки машинное время обработки не превышало 5 секунд, а время цикла составило не более 10 секунд.

Если частоту вращения двигателя уменьшить до 300 об/мин, основное время обработки возрастет до 15 секунд, а время цикла составит около 20 секунд.

На данной установке с небольшой переналадкой могут подвергаться очистке и сушке не только детали типа колец упорных подшипников, но и колец всех других типов подшипников - радиальных и радиально-упорных шариковых, роликов, игольчатых, сферических, шарнирных подшипников, и многих других деталей вращения - валов, втулок, осей, зубчатых колес и т.д.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в следующем:

1. Повышение качества очистки и сушки поверхности тел вращения за счет одновременного воздействия на очищаемую поверхность двух средств - вращения детали и воздействие сжатым воздухом;

2. Повышение производительности обработки за счет высокой интенсивности очистки;

3. Простота конструкции устройства.