RU2453612C1

RU2453612C1 - Continuous action inductor for symmetric heating of ball-shaped objects

Info

Publication number: RU2453612C1
Application number: RU2011106233/02A
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Мещеряков (RU); Виктор Николаевич Мещеряков; Василий Иванович Кузьменко (RU); Василий Иванович Кузьменко; Сергей Сергеевич Титов (RU); Сергей Сергеевич Титов
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-06-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed inductor comprises inducing wire coiled about guide section and is bent in spatial variable-pitch spiral with vertical axis of symmetry inscribed in one-sheet hyperboloid surface or similar 2^nd-order surfaces. Guide section features rectangular cross-section while larger sides of guide section are inclined through 45° relative to vertical axis of symmetry of the device.

EFFECT: ruled outslipping or spinning of balls in rolling on spiral guide section.

3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки изделий шарообразной формы, в частности, в массовых производствах мелющих тел, шариков подшипников качения и клапанов в гидравлических системах, шаров другого назначения.The invention relates to equipment for the heat treatment of products of a spherical shape, in particular, in mass production of grinding media, balls of rolling bearings and valves in hydraulic systems, balls for other purposes.

Известен индуктор непрерывного действия для симметричного нагрева изделий шарообразной формы, в котором индуктирующий провод навит вокруг направляющего профиля, изогнутого в фасонную пространственную спираль с переменной кривизной витков и вертикальной осью симметрии, вписанную в поверхность однополостного гиперболоида или другую, схожую с ней поверхность второго порядка (патент №2370550, бюл. №29, 2009 г.). Недостатком этого известного индуктора является одноколейная желобчатая конфигурация его направляющего профиля корытообразного

поперечного сечения, предопределяющая одновременное динамическое взаимодействие скатывающегося по желобу шара с двумя взаимоперпендикулярными поверхностями: постоянное по величине гравитационное - с беговой дорожкой и центробежно нарастающее с вертикальной поверхностью наружной стенки желоба, с неизбежным возникновением явления проскальзывания с верчением относительно обеих этих поверхностей контакта.A continuous inductor is known for symmetrical heating of products of a spherical shape, in which the induction wire is wound around a guide profile bent into a shaped spatial spiral with variable curvature of the turns and a vertical axis of symmetry inscribed in the surface of a single-cavity hyperboloid or another, second-order surface similar to it (patent No. 2370550, bull. No. 29, 2009). The disadvantage of this known inductor is a single-track grooved configuration of its trough-shaped guide profile

cross-section, which determines the simultaneous dynamic interaction of a ball sliding along the gutter with two mutually perpendicular surfaces: a gravitational constant with a treadmill and centrifugally increasing with the vertical surface of the outer wall of the gutter, with the inevitable occurrence of a slippage phenomenon with rotation relative to both of these contact surfaces.

Комплексный и изменчивый характер указанных разнонаправленных сил трения, суммировано действующих на пути движения шара по всей криволинейной длине

-образного направляющего желоба (трения качения по беговой дорожке и обкатывания вертикальной стенки, трения скольжения с верчением по тем же поверхностям), настолько осложняет проведение необходимых предпроектных расчетно-теоретических обоснований геометрических параметров такого индуктора, обеспечивающих симметричный индукционный нагрев изделий шарообразной формы, что возможность практического использования этих механико-математических исследований для проектирования представляется весьма неопределенной. Это чревато повышенными техническими и финансовыми рисками в процессе опытно-экспериментальных работ по созданию предлагаемого оборудования. Наиболее проблематичным в части предпроектных теоретических обоснований является фактор проскальзывания шаров с верчением при их скатывании в направляющем профиле.The complex and variable nature of these multidirectional friction forces, summarized acting on the path of the ball along the entire curved length

-shaped guiding groove (rolling friction on the treadmill and rolling around the vertical wall, sliding friction with rolling on the same surfaces), so complicates the necessary pre-design theoretical calculations of the geometric parameters of such an inductor, providing symmetrical induction heating of products of spherical shape, which makes it possible the use of these mechanical and mathematical studies for design seems very uncertain. This is fraught with increased technical and financial risks in the process of experimental work on the creation of the proposed equipment. The most problematic part of the pre-design theoretical justification is the factor of slipping balls with spinning when they roll in the guide profile.

Технической задачей изобретения является исключение проскальзывания шаров с верчением при их скатывании в направляющем профиле.An object of the invention is to prevent slipping of balls with spinning when they roll in the guide profile.

Решение поставленной задачи достигается тем, что индуктор для нагрева изделий шарообразной формы, содержащий индуктирующий провод, навитый вокруг направляющего профиля, изогнутого в фасонную пространственную спираль с переменной кривизной витков и вертикальной осью симметрии, геометрически вписанную в поверхность однополостного гиперболоида или другие, схожие с ней поверхности второго порядка, имеет новизну, заключающуюся в том, что направляющий профиль в поперечном сечении имеет вид прямоугольника, большие стороны которого наклонены наружу относительно вертикальной оси симметрии индуктора на 45°.The solution to this problem is achieved by the fact that the inductor for heating products of a spherical shape, containing an induction wire, wound around a guide profile bent into a shaped spatial spiral with a variable curvature of the turns and a vertical axis of symmetry, geometrically inscribed in the surface of a single-cavity hyperboloid or other surfaces similar to it second order, has the novelty that the guide profile in the cross section has the form of a rectangle, the large sides of which are inclined us outwardly relative to the vertical axis of symmetry of the inductor 45 °.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется фиг.1. - главный вид, фиг.2. - в раскрытом виде узел «А» на фиг.1, фиг.3 - узел «Б» на фиг.1, где F_ц- вектора действия центробежных сил. В тонких линиях на фиг.2 и 3 показано построение прямоугольного сечения вычленением из вписанного в окружность квадрата.The proposed technical solution is illustrated in figure 1. - the main view, figure 2. - in expanded form node "A" in Figure 1, Figure 3 - the node "B" in Figure 1, where F _c - centrifugal force vector. In thin lines in figure 2 and 3 shows the construction of a rectangular section by isolating from inscribed in a circle square.

Фиг.2 и 3 иллюстрируют двухколейную конструкцию направляющего профиля, обеспечивающую разведение во времени и по разным клиновидным беговым дорожкам (колеям) преимущественного влияния на направление сил собственного вращения катящегося шара двух разнонаправленных сил трения качения - относительно горизонтальной оси и повернутой на 90°. Это и предопределяет искомое исключение проскальзывания шара с верчением.Figures 2 and 3 illustrate the two-track design of the guide profile, which ensures the dilution in time and different wedge-shaped treadmills (tracks) of the predominant influence on the direction of the forces of rotation of a rolling ball of two differently directed rolling friction forces - relative to the horizontal axis and rotated 90 °. This predetermines the desired exception of the ball slipping with spinning.

Динамика и кинематика работы предлагаемого индуктора.The dynamics and kinematics of the proposed inductor.

Выше фокальной плоскости направление оси собственного вращения скатывающегося по нижней колее (фиг.2) шара горизонтальное в прямом участке индуктора и некоторое время в начале спирального направляющего профиля (влияние гироскопического момента). Далее, на некоем i-том витке направляющего профиля под воздействием на центр массы шара возросшей центробежной силы он начинает выкатываться из нижней колеи по криволинейной поверхности с образующей линией в виде большой наружной стороны прямоугольного сечения профиля в направлении боковой колеи с поворотом направления оси вращения. В конечном счете, на n-ном витке шар самоустанавливается в качении по боковой колее с направлением оси собственного вращения, повернутым на 90° относительно изначального горизонтального. Ниже фокальной плоскости совершится обратный процесс: с уменьшением кривизны витков и вытекающим ослаблением влияния центробежной силы шар скатиться в исходную нижнюю колею, самоустановится в ней с горизонтальным направлением оси вращения вплоть до выхода из индуктора.Above the focal plane, the direction of the axis of proper rotation of the ball rolling along the lower rut (Fig. 2) is horizontal in the straight section of the inductor and for some time at the beginning of the spiral guide profile (influence of the gyroscopic moment). Further, at a certain i-th turn of the guide profile, under the influence of the increased centrifugal force on the center of mass of the ball, it begins to roll out from the lower track along a curved surface with a generatrix line in the form of a large outer side of a rectangular section of the profile in the direction of the side track with rotation of the axis of rotation. Ultimately, at the n-th turn, the ball self-settles in rolling along the side track with the direction of the axis of proper rotation, rotated 90 ° relative to the original horizontal. Below the focal plane, the opposite process will take place: with a decrease in the curvature of the turns and a consequent weakening of the influence of centrifugal force, the ball will slide into the initial lower track, will self-establish in it with the horizontal direction of the axis of rotation until it leaves the inductor.

Техническим результатом заявляемого изобретения является исключение проскальзывания шаров с верчением при их скатывании в направляющем профиле.The technical result of the claimed invention is the exclusion of slipping balls with spinning when they roll in the guide profile.

Claims

A continuous inductor for heating products of a spherical shape, containing an induction wire, wound around a guide profile bent into a shaped spatial spiral with variable curvature of the turns and a vertical axis of symmetry, geometrically inscribed in the surface of a single-cavity hyperboloid or in similar second-order surfaces, characterized in that that the guide profile is made in cross section in the form of a rectangle, the large sides of which are inclined outward relative to the vertical axis s metry inductor 45 °.