RU2468906C2

RU2468906C2 - Vibratory unit with toroidal working chamber

Info

Publication number: RU2468906C2
Application number: RU2010154331/02A
Authority: RU
Inventors: Георгий Васильевич Серга; Алексей Николаевич Иванов; Светлана Георгиевна Кочубей; Кристина Сергеевна Морозова; Александр Илларионович Онищенко; Майя Владимировна Перепелкина; Сергей Сергеевич Антипов; Мария Сергеевна Сидоркина
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2012-12-10
Also published as: RU2010154331A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and may be used in machining parts in containers oscillating at low frequency. Working chamber is elastically mounted on bed and shaped to torus with wavy multistart screw bicurved surface with screw channels arranged inside and outside at angle to chamber axis. Said channels feature pocket-like shape with centers of curvature located inside and outside chamber cross-section. Said chamber is composed of sections shaped to circular sector made of strip bent along bent line to make different-size quadrangles with two parallel bend line sides and coiled. Sais sections are interconnected by their free sides to make hollow working chamber with unidirectional wavy screw surfaces. Distance between strip bend line equals the sum of length of pocket curved surface involute along inner and outer surfaces of working chamber.

EFFECT: intensified process, expanded operating performances.

9 dwg

Description

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.The invention relates to the processing of parts in containers that perform low-frequency vibrations, and may find application in various industries for grinding, polishing and hardening of the surface layer of parts.

Известно устройство для вибрационной обработки (а.с. №1042965, кл. B24B 31/06, 1983), содержащее упруго установленную на основанию тороидальную камеру с вибратором и крышкой, выполненную в виде кольцеобразного диска и установленной с зазором рабочей полости камеры.A device for vibration processing (a.s. No. 1042965, class B24B 31/06, 1983) is provided, comprising a toroidal chamber resiliently mounted on the base with a vibrator and a cover, made in the form of an annular disk and installed with a clearance of the working chamber cavity.

Недостатком известного устройства является недостаточная интенсивность обработки и ограниченные технологические возможности ввиду недостаточной интенсивности смешивания.A disadvantage of the known device is the lack of processing intensity and limited technological capabilities due to insufficient mixing intensity.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является 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 равных по размерам равносторонних и равнобедренных треугольников, при этом с двух сторон самого большого равностороннего треугольника расположены своими основаниями два одинаковых равнобедренных треугольников, с боковых сторон которых расположены два одинаковых равносторонних треугольников 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.Closest to the proposed invention is a vibration unit with a volumetric movement of the working chamber (RF patent No. 2288830, class B24B 31/073, 2006), containing a toroidal working chamber, which is elastically mounted on the base with a vibrator, made of sections mounted from strips bent into one side along straight lines placed at an angle to the edges of the strips, with the alternating formation along the strip length of equal-sized equilateral and isosceles triangles, while on both sides of the largest equilateral triangle is the wives with their bases are two identical isosceles triangles, on the sides of which are two identical equilateral triangles with two identical isosceles triangles located to them with their bases, on one of which there is an equilateral triangle, and the sides of smaller equilateral triangles differ from the sides of large equilateral triangles by one and the same linear value, and the sections are connected to each other by the free sides of the mentioned triangles with the image on the outer and inner surfaces of the toroidal working chamber of broken lines and helical surfaces.

Недостатком известного устройства является сложность изготовления и ограниченные технологические возможности.A disadvantage of the known device is the complexity of manufacture and limited technological capabilities.

Техническим решением является расширение технологических возможностей, упрощение изготовления.The technical solution is to expand technological capabilities, simplify manufacturing.

Техническое решение достигается тем, что в виброустановке с тороидальной рабочей камерой, содержащей упруго установленную на основании тороидальную рабочую камеру с вибратором, рабочая камера выполнена в виде тора с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и наружи рабочей камеры под углом к его оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными наружи и внутри поперечного сечения рабочей камеры, смонтирована из секций, каждая из которых выполнена в виде кругового сектора, изготовленного из полосы, согнутой волнообразно по линиям сгиба с образованием разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами в виде линий сгибов и свернутой в кольцо, при этом секции соединены друг с другом свободными сторонами упомянутых четырехугольников с образованием пустотелой рабочей камеры с направленными в одну сторону по ее наружной и внутренней поверхностям волнообразными винтовыми поверхностями в виде карманов различной криволинейной формы и размеров, причем расстояние между линиями сгиба полосы равно сумме длин развертки криволинейной поверхности карманов по внутренней и наружной поверхностям рабочей камеры.The technical solution is achieved by the fact that in a vibration installation with a toroidal working chamber containing a toroidal working chamber with a vibrator resiliently mounted on the base, the working chamber is made in the form of a torus with a wave-like multi-start screw surface of double curvature, equipped with screw grooves inside and outside the working chamber at an angle to it axis in the form of pockets of curvilinear shape with centers of curvature located outside and inside the cross section of the working chamber, mounted from sections, each of which is made it is a circular sector made of a strip bent in a wave-like fashion along fold lines to form different-sized quadrangles with two parallel sides in the form of fold lines and rolled into a ring, the sections being connected to each other by the free sides of the said quadrangles to form a hollow working chamber with wavy helical surfaces directed to one side along its outer and inner surfaces in the form of pockets of various curvilinear shapes and sizes, the distance being between the fold lines of the strip is equal to the sum of the scan lengths of the curved surface of the pockets along the inner and outer surfaces of the working chamber.

По данным патентно-технической литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемой виброустановки с тороидальной рабочей камерой.According to the patent literature not found a technical solution similar to the claimed, which allows us to judge the inventive step of the proposed vibration system with a toroidal working chamber.

Новизна обусловлена тем, что корпус выполнен в виде тора с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и наружи корпуса под углом к его оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными наружи и внутри поперечного сечения корпуса, что обеспечивает не только интенсификацию взаимодействия частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей, но и расширение технологических возможностей, обеспечивая возможность обработки деталей малой жесткости.The novelty is due to the fact that the casing is made in the form of a torus with a wave-like multi-start screw surface of double curvature, equipped with helical grooves inside and outside the casing at an angle to its axis in the form of pockets of curvilinear shape with centers of curvature located outside and inside the cross section of the casing, which ensures that not only the intensification of the interaction of particles of the working medium and the workpiece, but also the expansion of technological capabilities, providing the possibility of processing parts of low rigidity.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена виброустановка с тороидальной рабочей камерой, общий вид; на фиг.2 - рабочая камера, вид сверху; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - рабочая камера, вид сверху; на фиг.5 - сечение В-В 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, наглядное изображение; фиг.9 - аксонометрическая проекция полосы, свернутой в кольцо (в виде кругового сектора - секцию).The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a vibration unit with a toroidal working chamber, General view; figure 2 - working chamber, top view; figure 3 is a section aa in figure 1; figure 4 - working chamber, top view; figure 5 - section bb in figure 4; figure 6 is a strip with marked straight lines of bending and cutting lines of the edges of the quadrangles; 7 is a strip after trimming the edges of the quadrangles; on Fig - strip after trimming the edges of the quadrangles, bent along the straight lines of the fold, a visual image; Fig.9 is a perspective view of a strip folded into a ring (in the form of a circular sector - section).

Виброустановка с тороидальной рабочей камерой (фиг.1) состоит из станины 1, на которой с помощью пружин 2 упруго закреплен и снабжен вибратором 3 тороидальная рабочая камера 4. Загрузочные и разгрузочные приспособления на чертежах не показаны.A vibrating installation with a toroidal working chamber (Fig. 1) consists of a bed 1, on which a toroidal working chamber 4 is resiliently fixed and equipped with a vibrator 3 using springs 2. Loading and unloading devices are not shown in the drawings.

Тороидальная рабочая камера 4 (фиг.2, 3) выполнен в виде тора из секций 5 (фиг.4) с волнообразной многозаходной винтовой поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и наружи рабочей камеры 4 под углом к его оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи 6, 7, 8, 9, 10, 11 (фиг.5), и карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными внутри поперечного сечения тороидальной рабочей камеры 12, 13, 14, 15, 16, 17.The toroidal working chamber 4 (FIGS. 2, 3) is made in the form of a torus from sections 5 (FIG. 4) with a wave-like multi-start screw surface of double curvature, equipped with screw grooves inside and outside the working chamber 4 at an angle to its axis in the form of curved pockets with centers of curvature located outside 6, 7, 8, 9, 10, 11 (Fig. 5), and pockets of curvilinear shape with centers of curvature located inside the cross section of the toroidal working chamber 12, 13, 14, 15, 16, 17.

Одна из секций 5 на фиг.4 выделена сплошными утолщенными линиями, выполнены в виде кругового сектора и соединены между собой известными методами, например сваркой, клейкой и т.п., с образованием по наружному и внутреннему периметрам тороидальной рабочей камеры 4 винтовых канавок внутри и наружи рабочей камеры 4 под углом к оси в виде карманов криволинейной формы с центрами кривизны, расположенными снаружи и внутри поперечного сечения рабочей камеры 4.One of the sections 5 in Fig. 4 is marked by solid thickened lines, made in the form of a circular sector and interconnected by known methods, for example, welding, adhesive, etc., with the formation of 4 helical grooves inside and on the outer and inner perimeters of the toroidal working chamber inside and outside the working chamber 4 at an angle to the axis in the form of pockets of curved shape with centers of curvature located outside and inside the cross section of the working chamber 4.

Карманы криволинейной формы по наружной поверхности 6, 7, 8, 9, 10, 11 (фиг.5) и карманы криволинейной формы по внутренней поверхности 12, 13, 14, 15, 16, 17 по периметру рабочей камеры 4 могут быть различными не только по форме, но и по размерам.Pockets of curved shape on the outer surface 6, 7, 8, 9, 10, 11 (Fig. 5) and pockets of curved shape on the inner surface 12, 13, 14, 15, 16, 17 around the perimeter of the working chamber 4 can be different not only in shape, but also in size.

Каждая из секций 5 изготовлена из полосы 18 (фиг.6), согнутой волнообразно по линиям сгиба 19, расположенным под одинаковыми углами α к продольным кромкам полосы 18 и размещенным на одинаковых расстояних L между линиями сгиба 19. Расстояние L равно сумме длин периметров геометрических фигур карманов внутренней и наружной поверхностей, а именно расстоянию между точками А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А.Each of the sections 5 is made of a strip 18 (6), bent in a wave-like fashion along the fold lines 19, located at equal angles α to the longitudinal edges of the strip 18 and placed at the same distances L between the fold lines 19. The distance L is equal to the sum of the lengths of the perimeters of the geometric figures pockets of the inner and outer surfaces, namely the distance between points AB, BB, BB, GD, DE, EA.

Таким образом, каждая из секций 5 изготовлена в виде кругового сектора (фиг.4) и смонтирована из полосы 18 (фиг.6, 7), на которой размечены прямоугольники 20 (один из прямоугольников показан на фиг.6 двойной линией), и линии сгиба 19, размещенные друг от друга на одинаковых расстояниях, равных длине развертки периметра криволинейных карманов на расстояниях L и под углом α к продольным кромкам полосы 18.Thus, each of the sections 5 is made in the form of a circular sector (Fig. 4) and is mounted from a strip 18 (Figs. 6, 7), on which rectangles 20 are marked (one of the rectangles is shown in Fig. 6 by a double line), and the lines fold 19, placed from each other at equal distances equal to the length of the scan of the perimeter of the curved pockets at distances L and at an angle α to the longitudinal edges of the strip 18.

На полосе 18 размечены также линии обрезки 21 кромок полосы 18, показанные на фиг.6 штрих-пунктирной линией с двумя точками. После разметки по линии обрезки кромок 21 участки полосы 18 (на фиг.6 эти участки полосы 18 заштрихованы) отрезаются, и полоса 18 приобретает вид, показанный на фиг.7, у которой линии сгиба 19 полосы 18 разные по длине L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆ с образованием при этом разных по размерам четырехугольников с двумя параллельными сторонами - линиям сгиба 19, параллельным друг другу. Полосу 18 (фиг.7) после обрезки кромок прямоугольников 20 по линии обрезки 21 сгибают волнообразно по прямым линиям, размещенным под углом α к кромкам полосы 18 с образованием волнообразных поверхностей А-Б, Б-В, В-Г, Г-Д, Д-Е, Е-А и затем сворачивается в кольцо 22 (фиг.9) с криволинейной волнообразной поверхностью. Волнообразная полоса 18 после сворачивания в кольцо 22 соединяются известными методами, например сваркой, пайкой и т.д., по поперечным кромкам 23 и 24 (фиг.7, 8) полосы 18 с образованием секции 5 в виде кругового сектора.The strip 18 also marks the trim lines 21 of the edges of the strip 18, shown in FIG. 6 with a dotted line with two points. After marking along the trim line of the edges 21, the sections of the strip 18 (in FIG. 6 these sections of the strip 18 are shaded) are cut off, and the strip 18 takes on the form shown in FIG. 7, in which the fold lines 19 of the strip 18 are different in length L ₁ , L ₂ , L ₃ , L ₄ , L ₅ , L ₆ with the formation at the same time of different sizes of quadrangles with two parallel sides - fold lines 19 parallel to each other. The strip 18 (Fig.7) after trimming the edges of the rectangles 20 along the trim line 21 is bent in a wave-like fashion along straight lines placed at an angle α to the edges of the strip 18 to form undulating surfaces AB, BB, BB, GD, DE, EA and then collapses into a ring 22 (Fig.9) with a curved wavy surface. The wave-like strip 18 after folding into a ring 22 is connected by known methods, for example by welding, soldering, etc., along the transverse edges 23 and 24 (Figs. 7, 8) of the strip 18 with the formation of section 5 in the form of a circular sector.

Таким образом, тороидальная рабочая камера 4 (фиг.3, фиг.4), изготовленная в виде тора, выполнена по периметру в виде многозаходной волнообразной винтовой поверхности криволинейной формы под углом к оси тороидальной рабочей камерыThus, the toroidal working chamber 4 (Fig. 3, Fig. 4), made in the form of a torus, is made around the perimeter in the form of a multi-starting wave-shaped helical surface of a curved shape at an angle to the axis of the toroidal working chamber

Тороидальная рабочая камера 4 (фиг.2, фиг.3) в виде тора (кругового кольца) с волнообразной криволинейной винтовой поверхностью по его внутреннему и наружному периметрам с образованием карманов криволинейной формы с изменяющимся по диаметру рабочей камеры шагом может быть изготовлена и иным способом.A toroidal working chamber 4 (FIG. 2, FIG. 3) in the form of a torus (circular ring) with a wavy curved helical surface along its inner and outer perimeters with the formation of curved pockets with a step varying in diameter of the working chamber can be made in another way.

Виброустановка с тороидальной рабочей камерой работает следующим образом.A vibroinstallation with a toroidal working chamber works as follows.

В тороидальную рабочую камеру 4 через средство для загрузки беспрерывно загружаются частицы рабочих сред и обрабатываемые детали. Возмущающая сила вибратора 3 через стенки тороидальной рабочей камеры 4 передается частицам рабочих сред и обрабатываемым деталям, находящимся внутри рабочей камеры, и они под воздействием вибрации совершают вращательное движение в плоскости, перпендикулярной проходному сечению рабочей камеры 4. Так как на пути движения частиц рабочих сред и обрабатываемых деталей при этом вращательном движении под разными углами расположены винтовые волнообразные поверхности, то частицы рабочих сред и обрабатываемых деталей вынуждены изменять направления своего движения и совершать сложное движение, при котором они не только перемещаются от загрузки к выгрузке, но и обеспечивается их взаимодействие друг с другом и со стенками рабочей камеры 4. При движении частиц рабочих сред и обрабатываемые детали по проходному сечению рабочей камеры и изменяющимися размерами и форме образуются попеременно зоны сжатия и разрежения в каждом сечении рабочей камеры 4 по всему объему, что интенсифицирует процесс отделочно-зачистной обработки и расширяет технологические возможности.In the toroidal working chamber 4 through the means for loading continuously loaded particles of the working environment and the workpiece. The perturbing force of the vibrator 3 through the walls of the toroidal working chamber 4 is transmitted to the particles of the working media and the workpiece located inside the working chamber, and they, under the influence of vibration, rotate in a plane perpendicular to the through section of the working chamber 4. Since the working medium particles and helical undulating surfaces are located at different angles of the machined parts with this rotational movement, then the particles of the working media and the machined parts are forced to change direction phenomena of their movement and to make a complex movement, in which they not only move from loading to unloading, but also ensure their interaction with each other and with the walls of the working chamber 4. When moving particles of the working media and workpieces along the passage section of the working chamber and varying sizes and in the form, compression and rarefaction zones are formed alternately in each section of the working chamber 4 throughout the volume, which intensifies the process of finishing and cleaning and expands technological capabilities.

Технико-экономические преимущества возникают за счет выполнения рабочей камеры в виде тора, поверхность которого снабжена однонаправленными волнообразными винтовыми поверхностями двоякой кривизны в виде карманов криволинейной формы, которые и обеспечивают расширение технологических возможностей,Technical and economic advantages arise due to the design of the working chamber in the form of a torus, the surface of which is equipped with unidirectional wave-shaped helical surfaces of double curvature in the form of pockets of curvilinear shape, which provide the expansion of technological capabilities,

Claims

A vibroinstallation with a toroidal working chamber, comprising a toroidal working chamber with a vibrator resiliently mounted on the base, characterized in that the working chamber is made in the form of a torus with a wave-like multi-start screw surface of double curvature having screw grooves inside and outside the working chamber at an angle to its axis in the form pockets of curved shape with centers of curvature located outside and inside the cross section of the working chamber, while the working chamber is mounted from sections, each of which is made and in the form of a circular sector made of a strip bent in a wave-like fashion along the fold lines to form different-sized quadrangles with two parallel sides in the form of fold lines and rolled into a ring, and the sections are connected to each other by the free sides of the quadrangles to form the above-mentioned hollow working chamber with directed in one direction along its outer and inner surfaces, wavy helical surfaces in the form of pockets of various curvilinear shapes and sizes, and the distance between by the bending of the strip is equal to the sum of the scan lengths of the curved surface of the pockets along the inner and outer surfaces of the working chamber.