Стенд для исследования и моделирования процессов резания

 

Изобретение относится к измерению сопротивления грунтов и других сред резанию и может быть использовано для определения сил, действующих на режущий орган машины. Цель - расширение функциональных возможностей стенда при упрощении конструкции. Стенд состоит из рамы 1, привода 2 и редуктора 3 с выходными валами 4 м 5 Выходной вал 4 соединен с контейнером 6 с имитатором грунта 7. Контейнер 6 имеет продольные и радиальные ребра и установлен ча подшипник с опиранием его на полуось В реборде контейнера 6 выполнено отверстие. К валу 5 крепится винт 15 с гайкой 16, к которой крепится тензоэлемент 17,соединенный с центральным кольцом 18.К центральному кольцу 18 посредством упругих стяжек 19 крепятся боковые кольца 20. Центральное 18 и боковое 20 кольца имеют радиальные упоры, зубцы и радиальные отверстия, в которые установлены режущие элементы. К гайке 16 прикреплен палец 22, взаимодействующий с направляющей 23. В нижней части рамы 1 установлен поддон 24. 7 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛViК (я>я G 01 1/22, Е 02 F 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

OnИСАНИЕ ИЗОЬРЕТЕНИЯ .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ей

I биг,7 (21) 4758198/03 (22) 13.11.89 (46) 23.11.92. Бюл. N. 43 (71)Киевский инженерно-строительный институт (72) А.Н.Гаркавенко, А.A.Êañòåíþê, Л.Е.Пелевин и А.В.Фомин (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 734514, кл. G 01 L 1/22, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

N 1352004, кл, Е 02 F 1/00, G 01 L 1/22, 1986, (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РЕЗАНИЯ (57) Изобретение относится к измерению сопротивления грунтов и других сред резанию и может быть использовано для определения сил, действующих на режущий орган машины. Цель — расширение функциональных возможностей стенда при упрощении

„„5U „„1 777О1 О А1 конструкции. Стенд состоит из рамы 1, привода 2 и редуктора 3 с выходными валами 4 м 5. Выходной вал 4 соединен с контейнером 6 с имитатором грунта 7. Контейнер 6 имеет продольные и радиальные ребра и установлен на подшипник с опиранием его на полуось. В реборде контейнера 6 выполнено отверстие. К валу 5 крепится винт 15 с гайкой 16, к которой крепится тензозлемент

17, соединенный с центральным кольцом

18. К центральному кольцу 18 посредством упругих стяжек 19 крепятся боковые кольца

20. Центральное 18 и боковое 20 кольца имеют радиальные упоры, зубцы и радиальные отверстия, в которые установлены режущие злементы. К гайке 16 прикреплен палец 22, взаимодейству1ощий с направляющей 23. В нижней части рамы 1 установлен поддон 24. 7 ил.

1777010

Изобретение относится к области измерения сопротивления грунтов и других сред резанию и может быть использовано для определения сил, действующих на режущий орган машины.

Известен стенд для измерения сопротивления грунтов резанию (1), состоящий из рамы с,. -образным упругим консольным элементом, на горизонтальном участке которого закреплен держатель с режущим элементом, и тензодатчики, расположенные на вертикальном и горизонтальном участках упругого элемента.

Недостатком стенда является суженные функциональные возможности, не позволяющие ориентировать разрушаемую среду в пространстве относительно режущего элемента.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является стенд для исследования процесса резания (2), включающий направляющую тензометрическуютележкус приводом и поддон, при <ем поддон и привод тележки жестко зафиксированы только относительно направляющих, а направляющие установлены с возможностью поворота и фиксации в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Недостатком данного стенда является сложность конструкции, обусловленная наличием нескольких приводов, кроме того для гидроцилиндра необходимо наличие гидроаппаратуры. Недостатком данного стенда является также небольшой путь резания имитатора грунтового массива, обусловленный ограниченными размерами поддона.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей стенда с одновременным упрощением конструкции.

Заявляемый стенд обладает существенными отличиями по сравнению с известными стендами, т.к. совокупность его признаков не совпадает с признаками известных решений и благодаря этой совокупности достигается поло>кительный эффект, выраженный в расширении функциональных возможностей и упрощении конструк.ции стенда, Расширение функциональных возможностей обеспечивается эа счет значительного увеличения пути резания, что позволяет более точно моделировать процесс резания, и возможности моделировать процесс резания рабочими органами с траекторно смещенными зубьями. Упрощение конструкции обеспечивается наличием одного привода.

На фиг.1 изображен стенд, вид сбоку, нэ фиг.2- узел l на фиг.1, на фиг.3 — разрез, по А-А на фиг.1 (увеличено) на фиг,4 — узел

ll на фиг.3; на фиг.5 — контейнер с имитатором грунтового массива, разрез; на фиг.6— векторная схема скоростей; на фиг.7 — схема к определению расстояния между резами, Стенд состоит из рамы 1, на которой установлен привод 2 и редуктор 3 с двумя выходными валами 4 и 5. Выходной вал 4 находится s з а <ц еeп Jл<еeнHи и с c кKоoнHтTеe<йIнHеelр>оoм M 66, на котором расположен материал, имитирующий грунтовой массив 7 (стеарин, воск, озокерит или парафин), Конец вала 4 выполнен четырехгранным, На контейнере 6 выполнены продольные ребра 8, а на ребордах— радиальные ребра 9. Контейнер 6 имеет также подшипник 10, в котором установлена полуось 11, имеющая на своем втором конце прикрепленный винт 12, взаимодействующий с опорой 13. В реборде контейнера 6 выполнено отверстие 14 для заливки расплавленного имитатора грунтового массива

К выходному валу 5 редуктора 3 крепится винт 15 с гайкой 16, к которой крепится тензоэлемент l7. К тензоэлементу 17 >кестко крепится центральное кольцо 18, имеющее с двух сторон радиальные упорные зубцы, которые выполнены с наклоном в сторону вращения контейнера с имитатором грунтового массива 7. К центральному кольцу 18 посредством упругих элементов

19 крепятся боковые кольца 20, имеющие с двух сторон чередующиеся зубцы для фиксированного углового поворота, Центральное 18 и боковые 20 кольца имек>т радиальные отверстия для крепления сменнь<х режущих элементов 21, выполненных с возможностью фиксированного поворота в плане и выдвижения. К верхней части гайки

16 жестко прикреплен палец 22, второй конец которого расположен в направляющей

23, В ни>кней части рамы 1 установлен поддон 24.

Стенд работает следующим образом, В начале подготавливается имитатор грунтово< о массива 7. Для этого материал, выбранный в качестве имитатора грунтового массива (стеарин, воск, озокерит или парафин) с температурой плавления 60...90 С, доводят до жидкого состояния. Поворотом винта 12 полуось 11 выводится из подшипника 10, контейнер 6 извлекается из рамы 1, После этого контейнер 6 устанавливается в вертикальное положение, ставится цилиндрическая опалубка и в отверстие 14 заливается расплавленный имитатор грунтового массива 7, После остывания имитатора 7 (стеарин и т.п.) цилиндрическая опалубка удаляется, контейнер 6 одной стороной устанавливается на четырехгранный конец

1777010 выходного вала 4 редуктора 3, а вторал сторона контейнера 6 устанавливается своим подшипником 10 на полуось 11, которая перемещается путем поворота винта 12, Продольные 8 и радиальные 9 ребра служат для 5 увеличения зацепления между контейнерам

6 и имитатором грунтового массива 7. Сменные ре>кущие элементы (или один элемент)

21 устанавливаются в радиальные отверстия колец )8 и 20 (длл одного ножа в отвер- 10 стие кольца 18) в зависимости от того, процесс разработки какого забоя необходимо моделировать (прямой забой, боковой забой обратного ската, обратный забой), Перед этим в имитаторе грунтового массива 15

7 под режущим элементом (элементами) 21 делается углубление на моделируемую глубину резания, Если необходимо моделировать косое резание (работа роторного экскаватора при 20 рабочем движении поворота стрелы), то режущий элемент (элементы) 21 устанавливается под углом a = 90 между продольной осевой плоскостью ножа и плоскостью, нормальной к оси контейнера с имитатором 25 грунтового массива 7. Длл моделирования лобового резания (работа однокавшового экскаватора или роторного экскаватора при выдви>кении стрелы) сменный режущий элемент устанавливается пад углом г W 90 " в 30 сторону разработки забоя.

Угол Q определяется из выражения (см.фиг.4)

35 /г т9а= —, V,, где а — угол ме>кду продольной осевой плоcrостью ножа и плоскостью, нормальной к оси контейнера; 40

Чг — скорость перемещения гайки;

Vr — линейная скорость контейнера в точке соприкосновения с режущей кромкой ножа.

Или после пре<>бразований: 45

Р Z.UK

2; РЦ где P — шаг резьбы;

Z — число заходов резьбы;

Uy, — передаточное отношение от двигателя к контейнеру;

R=r-К где r — радиус контейнера; и глубина резания. 55

Uo — передаточное отношение от двигатсля к винту.

Вкл1очением двигателя 2 привадлтсл одновременно в дви>кение контейнер 6 с имитатором грунтового массива 7 и винт

15, Сменный режущий элемент (элементы) 21 режет имитатор грунта 7, а при помощи тензоэлемента 17 происходит регистрацил составляющих сил сопротивления среды резанию при данных технологических условилх. Палец 22 перемещается в направляющей в направляющей 23 и служит для предотвращения поворота гайки 16.

При моделировании процесса резания рабочими органами с траекторно смещенными зубьями боковые кольца 20 проворачиваются до полученил необходимого смещения (см.фиг.2).

Разработанный рех<ущим элементом 21 имитатор грунта 7 попадает на поддон 24 для последующего исследованил характера стружки.

При имитации блокированного резания за один оборот контейнера с имитатором грунтового массива 7 сменный режущий элемент 21 должен перемещаться на величину! 2С, где С вЂ” половина ширины расширя1ощейся части прорези

С = — + Кбокhclg у

2 где Ь вЂ” ширина ножа;

h1

Кбо, =- — коэффициент глубины рас(1 ширл1ощейся части прорези;

h — глубина резания;

h1 — глубина расширенил прорези; у — угол наклона боковых расширений и рорези (см,фиг.5).

При имитации полусвобадного резания за один оборот контейнера с ими-.втором грунтового массива 7 сменный режущий элемент 21 должен перемещатьсл на величину (< 2С.

Увеличение длины реза осуществллется за счет того, что резание имитатора грунта происходит по спирали.

Таким образом, данное техническое решение по сравнению с известными обладает расширенными функциональными возмо>кностлми, заключающимисл в увеличении пути резания, а также г. вазмо>кности моделированил резания рабочими органами как с тра,кторно смещенными зубьями, TBK и с традиционным резанием зубьеB. Наличие одного привода позволяет упростить конструкци 1а стенда, Формула изобретения

Стенд длл исследования и моделированил процессов резанил включа1ощий раму с направллющими, режущие элементы, уста1777010 новленные B держателях, которые закреплены на тензоэлементе, присоединенном к механизму передвижения режущих элементов, подвижный контейнер с имитатором грунтового массива и механизмы привода, о т л и ч а ю щ и й,с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при упрощении конструкции, контейнер с имитатором грунтового массива выполнен в виде цилиндра и установлен на раме с возможностью вращения, а держатели режущих элементов выполнены в виде центрального и боковых колец, соединенных между собой посредством упругих элементов и установленных концентрично относительно контейнера, причем кольца выполнены с радиальными отверстиями для фиксированной установки в них режущих элементов, а торцевые поверхности колец имеют чередующиеся зубцы для фиксированного углового поворота боковых колец относительно центрального, при этом режущие элементы в радиальных отверстиях колец установлены с возможностью продольного перемещения и поворота, а тензоэлемент установлен на раме подвижно с возможностью перемещения колец по про5 дальной оси, контейнера, причем приводы вращения контейнера и перемещения тензоэлемента выполнены синхронизированными, при этом угол между продольной осевой плоскостью ножа и плоскостью. нор10 мальной к оси контейнера, определяется по формуле:

tg а = (PZ(Ug)/(2 л й0,), 15 где P — шаг резьбы винта, мм;

Z — число заходов резьбы;

U4 — передаточное отношсние редуктора от двигателя к контейнеру;

U> — передаточное отношение редукто20 ра от двигателя к винту;

R = r - h, где r — радиус контейнера, мм;

h — глубина резания, мм.

1777010

Составитель А. Гаркавенко

Редактор М. Кузнецова Техред М,Моргентал Корректор Э, Лончэкова

Заказ 4116 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Стенд для исследования и моделирования процессов резания Стенд для исследования и моделирования процессов резания Стенд для исследования и моделирования процессов резания Стенд для исследования и моделирования процессов резания Стенд для исследования и моделирования процессов резания Стенд для исследования и моделирования процессов резания 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области приборостроения

Изобретение относится к приборостроению и позволяет увеличить точность измерений силы с одновременным уменьшением металлоемкости тензорезисторного датчика силы

Изобретение относится к приборостроению и позволяет повысить точность и уменьшить трудоемкость градуировки тензометрических измерительных систем, стационарно установленных на испытательном стенде, не оснащенном силозэдающим устройством , После градуировки тензометрической измерительной системы 4 путем подключения датчика 2 к входу измерительной системы 4, оснащенной силозада ощим устройством 1, датчик 2 отключают и подключают имитатор 3 выходных сигналов тензометрических МОСТОРЫХ схем

Изобретение относится к землеройным машинам, в частности к способам профилирования поверхностей зёмляны&gt;&amp;1^ сооруже-у*

Изобретение относится к стенду для исследования процесса резания, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и сокращение ьремени измерений

Изобретение относится к разработке мерзлых грунтов и может быть использовано при прокладке траншей

Изобретение относится к испытательной те.хнике, а именно к стендам для измерения сопротивления грунтов и других сред резания

Изобретение относится к способам образования осушительных каналов , повьппает производительность и сокращает сроки оттаивания
Наверх