Установка для обработки поверхности изделий из бетонных смесей

 

Использование: в производстве изделий сборного бетона и железобетона. Сущность изобретения: установка содержит каретку с торцовыми щетками и цилиндрические щетки 16. Торцовые и цилиндрические щетки снабжены механизмами их прижима и отвода. Каждая из цилиндрических щеток снабжена механизмом ее осевого перемещения. Последний выполнен в виде соосно расположенных ведущего 29 и ведомого 30 конических зубчатых колес и промежуточного конического зубчатого колеса 32. Зубья ведущего и ведомого зубчатых колес выполнены на волнистой начальной поверхности. Средство поступательного перемещения промежуточного зубчатого колеса вдоль оси вала щетки содержит ползун 33, водило 35 и червячную передачу с управляемым червяком 37. Ползун размещен на водиле. Водило 35 установлено с возможностью поворота вокруг вала 25 щетки 16 и фиксации посредством червячного колеса 36. Закон циклического осевого перемещения цилиндрической щетки определяется формой волнистой начальной поверхности промежуточного зубчатого колеса 32 и взаимодействующих с ним ведущего 29 и ведомого 30 зубчатых колес. Положительный эффект: конструкция установки позволяет установить оптимальные значения параметров обработки в зависимости от технологических особенностей выполнения операции очистки. 8 ил.

Изобретение относится к производству изделий сборного бетона и железобетона.

Известна установка для очистки наружных поверхностей железобетонных изделий, включающая раму с направляющими, в которых размещена вертикально подвижная каретка с приводным рабочим органом, приводы механизмов перемещения каретки и прижима рабочего органа, причем подвижная каретка выполнена в виде короба с горизонтальными направляющими, в которых установлена дополнительная каретка, соединенная посредством шпонок с механизмом прижима. Рабочий орган выполнен в виде двух звездообразных щеток, установленных на дополнительной каретке с перекрытием обрабатываемых зон (1).

Однако такая установка не обеспечивает качественной зачистки изделий сложной конфигурации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является установка для обработки поверхности изделий из бетонных смесей, содержащая раму, в горизонтальных направляющих которой размещена каретка с торцовыми приводными щетками и механизмами прижима и отвода последних, наклонные цилиндрические щетки, установленные на раме посредством двуплечих рычагов, свободные концы которых соединены с отводящей и подводящей трособлочными системами с противовесами и силовым цилиндром. При этом механизм прижима торцовых щеток выполнен в виде трособлочной системы, часть блоков которой закреплена на свободных концах приводных валов торцовых щеток при помощи подшипников качения, а другая часть блоков установлена на раме и каретке, а механизм отвода - в виде смонтированных на раме отклоняющего блока, силового цилиндра и противовеса. Противовес и каретка посредством гибкой связи соединены со штоком силового цилиндра (2).

Данное техническое решение направлено на сокращение времени и повышение качества обработки изделий сложной конфигурации.

В усовершенствованной конструкции установки для обработки поверхности изделий из бетонных смесей каждая наклонная щетка своим цилиндрическим корпусом установлена на валу с возможностью радиальных и осевого перемещений и соединена с ним посредством коаксиально расположенных на нем винтовых пружин. При этом каждая из щеток может быть снабжена размещенным вдоль ее оси механизмом вибрации.

Практика эксплуатации такой установки показала, что при автоколебаниях цилиндрических щеток в осевом и угловом направлениях повышается эффективность обработки наружных поверхностей изделий. Наилучшие условия эксплуатации установки обеспечиваются при наличии механизма принудительной вибрации щеток вдоль оси их вращения. В целом это повышает коэффициент полезного действия установки для обработки поверхности изделий из бетонных смесей.

Опыт эксплуатации также показал, что отсутствие возможности в механической системе: вал - винтовые пружины - щетка, избирательного выбора режима осевых и угловых колебаний рабочего органа очистки (цилиндрической щетки), и соответственно, оптимального назначения кинематического режима операции очистки в зависимости от состояния поверхности обрабатываемого изделия, вида обработки, скорости перемещения изделий относительно щеточных рабочих органов и т. п. , в целом значительно снижает эксплуатационно-технологические показатели установки.

Настоящее изобретение направлено на повышение качества обработки поверхностей изделий путем обеспечения возможности изменения амплитуды и частоты циклического осевого перемещения цилиндрической щетки.

Решение поставленной задачи достигается тем, что установка для обработки поверхности изделий из бетонных смесей содержит раму, на которой размещена каретка с торцовыми приводными щетками и механизмами их прижима и отвода, и наклонные цилиндрические щетки, установленные на раме посредством двуплечих рычагов, свободные концы которых соединены с подводящей и отводящей трособлочными системами с противовесами и силовым цилиндром. Механизмы прижима и отвода торцовых щеток также выполнены в виде трособлочных систем с противовесами и силовым цилиндром. Каждая цилиндрическая щетка снабжена механизмом ее осевого перемещения, выполнены в виде расположенных соосно ведущего и ведомого конических зубчатых колес, зубья которых выполнены на волнистой начальной поверхности, и дополнительного конического зубчатого колеса. Последнее снабжено средством его поступательного перемещения оси вала щетки, выполненным в виде ползуна, водила и червячной передачи с регулируемым приводом вращения червяка. Ползун размещен на водиле, установленном с возможностью поворота вокруг вала щетки и фиксации посредством жестко связанного с водилом червячного колеса. При этом дополнительное коническое зубчатое колесо установлено с возможностью взаимодействия с основными коническими зубчатыми колесами.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая установка для обработки поверхности изделий из бетонных смесей отличается тем, что механизм осевого перемещения цилиндрической щетки выполнен в виде расположенных соосно ведущего и ведомого конических зубчатых колес с зубьями, выполненными на волнистой начальной поверхности, и дополнительного конического зубчатого колеса со средством его поступательного перемещения вдоль оси вала щетки, выполненным в виде ползуна, водила и червячной передачи с управляемым червяком, причем ползун размещен на водиле, установленном с возможностью поворота вокруг вала щетки и фиксации посредством жестко связанного с водилом червячного колеса, при этом дополнительное коническое колесо установлено с возможностью взаимодействия с основными коническими зубчатыми колесами.

Предлагаемое конструктивное решение исполнительного механизма очистки поверхности изделий позволяет установить оптимальные значения параметров обработки в зависимости от технологических особенностей выполнения операции очистки за счет регулировки амплитуды и частоты циклического осевого перемещения щеточного рабочего органа и закон его движения. Это повышает качество обработки и расширяет технологические возможности установки.

На фиг. 1 схематично изображена установка для обработки поверхности изделий из бетонных смесей, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - механизмы прижима и отвода щеток (крайнее правое положение); на фиг. 5 - схема установки торцовой щетки; на фиг. 6 - схема установки цилиндрических щеток; на фиг. 7 - цилиндрическая щетка с механизмом осевого перемещения; на фиг. 8 - разрез В-В на фиг. 7.

Установка содержит раму 1, в горизонтальных направляющих 2 которой установлена каретка 3 с торцовыми щетками 4 для предварительной очистки изделия. Торцовые щетки изготовлены из стальной проволоки и имеют привод 5 с цепной передачей 6. Приводные валы 7 торцовых щеток выполнены составными из наружных закрепленных на каретке 3 трубчатых и размещенных в них внутренних горизонтально подвижных частей. Торцовые щетки 4 имеют возможность перемещения в осевом направлении с помощью механизма их прижима и отвода.

Механизм прижима торцовых щеток 4 выполнен в виде трособлочной системы 8 и противовеса 9, массу которого можно менять. Прижимные блоки 10 трособлочной системы 8 закреплены на свободных концах внутренних горизонтально подвижных частей приводных валов 7 торцовых щеток 4 посредством подшипников качения 11. Блоки 10 имеют обоймы 12 с пазами для прохода гибкой связи трособлочной системы 8, фиксирующей от поворота обойму. Гибкая связь трособлочной системы 8 одним концом прикреплена к каретке 3, а другим - соединена с противовесом 9.

Механизма отвода торцовых щеток 4 выполнен в виде трособлочной системы 13 с противовесом 14. Гибкая связь трособлочной системы 13 закреплена одним концом к каретке 3, а другим - к силовому цилиндру 15, закрепленному на раме 1.

Для чистовой обработки поверхности изделий служат две наклонные цилиндрические щетки 16, установленные на раме 1 посредством двуплечих рычагов 17.

Подвод цилиндрических щеток 16 осуществляется трособлочной системой 18, прикрепленной к свободным концам рычагов 17, и противовесом 19. Их отвод осуществляется трособлочной системой 20, противовесом 21 и силовым цилиндром 22. Щетки 16 могут быть выполнены резинотканевыми или из синтетических эластичных элементов и имеют привод 23.

Каждая из щеток 16 своим цилиндрическим корпусом 24 охватывает приводной вал 25 и соединена с ним посредством коаксиально расположенных разнонаправленных цилиндрических винтовых пружин 26 растяжения - сжатия, наружные концы которых закреплены на втулках 27, установленных на валу 25 посредством скользящего соединения "шпонка-паз". Внутренние концы пружин 26 жестко закреплены на ступицах 28 цилиндрического корпуса 24 щетки 16.

Цилиндрическая щетка 16 снабжена механизмом осевого перемещения, который выполнен зубчатым двуступенчатым и состоит из соосно расположенных ведущего 29 и ведомого 30 зубчатых колес с зубьями, выполненными на волнистых конических начальных поверхностях, причем ведущее зубчатое колесо 29 жестко установлено на валу 31, получающем вращательное движение от привода 23, а ведомое зубчатое колесо 30 жестко связано с валом 25 щетки 16 и взаимодействует с ведущим зубчатым колесом 29 через промежуточное зубчатое колесо 32, опора которого размещена в ползуне 33, связанном с прямолинейной направляющей 34 водила 35 с возможностью поступательного перемещения вдоль оси вала 25 щетки 16. Водило 35 установлено в корпусе механизма осевого перемещения с возможностью поворота вокруг оси вала 25 и жестко связано с червячным колесом 36, взаимодействующим с управляемым червяком 37, приводимым во вращение от отдельного электропривода (не показан). Водило 35 может вращаться вокруг оси вала 25 щетки 16 и может быть зафиксировано относительно корпуса привода в любом положении с помощью червячного колеса 36 и червяка 37. Закон циклического осевого перемещения цилиндрической щетки определяется формой волнистой конической начальной поверхности промежуточного зубчатого колеса 32 и взаимодействующих с ним ведущего 29 и ведомого 30 зубчатых колес.

Для силового замыкания зубчатых колес 29, 30 и 32 между водилом 35 и зубчатым колесом 30 установлена винтовая пружина 38 сжатия.

Установка оборудована коллектором 39 с форсунками для струйной подачи промывной жидкости.

Установка работает следующим образом.

Подводят каретку 3 с торцовыми щетками 4 к перемещаемому изделию. Для этого силовой цилиндр 15 поднимает противовес 14, противовес 9 опускается, и щетки 4 прижимаются к изделию. Каретка 3 продолжает перемещаться к изделию относительно торцовых щеток 4.

Перемещение каретки 3 относительно торцовых щеток 4 происходит за счет разности усилий, действующих на них с помощью противовесов 9 и 14.

По ходу перемещения изделия оно обрабатывается цилиндрическими щетками 16. Для их прижима необходимо включить силовой цилиндр 22, который с помощью трособлочной системы 20 поднимает противовес 21 и опускает противовес 19 с помощью трособлочной системы 18.

В рабочем режиме чистовой обработки поверхности изделий цилиндрическими щетками 16 ведущее зубчатое колесо 29 получает вращательное движение с угловой скоростью ω от привода 23 и сообщает его вращательное движение через промежуточное зубчатое колесо 32 ведомому зубчатому колесу 30. Кроме того, за счет волнистой начальной поверхности ведущее зубчатое колесо 29 при своем вращении сообщает промежуточному колесу 32 циклическое (возвратно-поступательное) перемещение вдоль оси вала 25 цилиндрической щетки 16. При этом, если форма конической волнистой поверхности ведущего зубчатого колеса 29 обеспечивает перемещение промежуточного зубчатого колеса 32 вдоль оси вала 25 щетки, например, по гармоническому закону S₃₂ = A₂₉ [1 - cos (K₂₉ ω ₂₉ t + ϕ₂₉)] , а форма волнистой начальной поверхности ведомого зубчатого колеса 30 обеспечивает его осевое перемещение относительно зубчатого колеса 32 по аналогичному закону S₃₀ = A₃₀ [1 - cos (K₃₀ ω ₃₀ t + ϕ₃₀)] , то суммарное перемещение ведомого зубчатого колеса 30 и, следовательно, вала 25 с цилиндрической щеткой 16 относительно обрабатываемой поверхности изделия происходит по зависимости: S _{32 Σ} = S₃₂ + S₃₀ = A₂₉ [1 - cos (K₂₉ ω ₂₉ t + + phi<N>₂₀)] + A₃₀ [1 - cos (K₃₀ ω ₃₀ t + phi<N>₃₀)] , (1) где А₂₉ - амплитуда циклического соевого перемещения промежуточного зубчатого колеса 32 относительно зубчатого колеса 29; А₃₀ - амплитуда циклического осевого перемещения зубчатого колеса 30 относительно промежуточного колеса 32; ω ₂₉, ω ₃₀ - угловые скорости зубчатых колес 29 и 30; К₂₉, К₃₀ - число волн на начальных поверхностях зубчатых колес 29 и 30; t - время; ϕ ₂₉ - начальное угловое положение зубчатого колеса 29 относительно корпуса привода; ϕ ₃₀ - начальное угловое положение зубчатого колеса 30 относительно зубчатого колеса 29, причем в начальном положении гребни и впадины волн зубчатых колес 29 и 30 совпадают.

Из формулы (1) следует, что амплитуда суммарного перемещения вала 25 со щеткой 16 совместно с зубчатым колесом 30 зависит от относительного углового положения зубчатых колес 29 и 30 и может непрерывно регулироваться от нулевого значения в достаточно широком диапазоне.

В частном случае, при А₂₉ = А₃₀ = А, К₂₉ = = К₃₀ = К, ω₂₉ = ω₃₀, осевые колебания цилиндрической щетки 16 отсутствуют при ϕ ₃₀ = = π и происходят с максимальной амплитудой 2А при ϕ ₃₀ = 0.

В результате взаимодействия зубчатых колес 29, 30 и 32 вал 25 с цилиндрической щеткой 16 получает циклическое винтовое движение, вследствие чего происходит интенсивное силовое воздействие эластичных очистных элементов щетки на поверхность обрабатываемого изделия. При этом сдвиговый характер движения цилиндрической щетки и геометрические условия контактирования эластичных элементов щетки в широком диапазоне амплитудно-частотных и частотно-силовых характеристик ведут к качественному выполнению технологической операции очистки поверхности изделий из бетонных смесей и к существенному сокращению времени на их обработку.

Заданный режим силового воздействия на щетку 16, в свою очередь, приводит к переменной деформации - возбуждению упругих элементов - пружин 26 как в осевом направлении - вдоль вала 25, так и в угловом - вокруг вала 25, что, в конечном счете, проявляется в непрерывном автоколебании цилиндрической щетки в осевом - с амплитудой ± Δ и в угловом - с амплитудой ± α направлениях при одновременном одностороннем непрерывном вращении щетки. Такое осциллирующее движение цилиндрической щетки дополнительно повышает ее активность в зоне контакта с поверхностью изделия, эластичные элементы щетки более полно охватывают поверхность в зоне контакта, без микропропусков, что также способствует более эффективному и качественному выполнению операции очистки.

Для установки оптимальных параметров движения вала 25 с цилиндрической щеткой 16 амплитуду А осевого колебания вала 25 можно регулировать вращением червяка 37. При этом вращение червяка 37 преобразуется во вращение червячного колеса 36 и водила 35 на требуемый угол. В результате регулировки гребни и впадины волнистых начальных поверхностей зубчатых колес 29 и 30 смещаются по фазе на требуемый угол ϕ₂₉ - ϕ₃₀ , что обеспечивает в соответствии с формулой (1) изменение амплитуды циклического осевого перемещения зубчатого колеса 30 и, следовательно, вала 25 со щеткой 16. Для изменения частоты осевого колебания вала сообщают вращение червяку 37 и обеспечивают условие ω₂₉≠ -ω₃₀. .

Таким образом, применение предлагаемой установки для механической обработки наружной поверхности изделий из бетонных смесей по сравнению с базовым объектом, принятым за прототип, повышает качество обработки и расширяет технологические возможности установки, так как конструкция исполнительного механизма очистки изделий позволяет установить оптимальные значения параметров обработки в зависимости от технологических особенностей выполнения операции очистки за счет регулировки амплитуды и частоты циклического осевого перемещения щеточного рабочего органа и закон его движения.

Простота конструктивного решения, широкий диапазон регулирования и свойство адаптивности установки к технологическим режимам и требуемому качеству обработки поверхностей изделий сложной конфигурации позволяет использовать ее при организации гибких производственных систем в условиях массового и крупносерийного производства.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ, содержащая раму, в горизонтальных направляющих которой размещена каретка с торцевыми продольными щетками и механизмами их прижима к изделию и отвода, наклонные цилиндрические щетки, смонтированные на раме посредством двуплечих рычагов, свободные концы которых соединены с подводящей и отводящей трособлочными системами с противовесами и силовым цилиндром, при этом приводные валы торцевых щеток выполнены составными, механизм прижима - в виде трособлочной системы с противовесом, часть блоков которой установлена на свободных концах приводных валов торцевых щеток посредством подшипников качения, а другая часть блоков - на раме и каретке, механизм отвода торцевых щеток выполнен в виде смонтированных на раме отклоняющего блока силового цилиндра и противовеса, при этом противовес и каретка соединены со штоком силового цилиндра посредством гибкой связи, огибающей отклоняющий блок, отличающаяся тем, что каждая торцевая щетка снабжена механизмом осевого перемещения, выполненным в виде расположенных соосно ведущего и ведомого конических зубчатых колес, зубья которых выполнены на волнистой начальной поверхности и контактирующего с ведущим и ведомыми колесами дополнительного зубчатого колеса со средством его поступательного движения вдоль оси вала цилиндрической щетки, выполненным в виде ползуна, водила и червячной передачи с регулируемым приводом вращения червяка, причем червячное колесо жестко связано с водилом, ползун смонтирован на водиле, установленном с возможностью поворота вокруг вала щетки и фиксации посредством червячного колеса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8