Установка для мойки деталей и узлов машин

 

Изобретение относится к устройству для чистки изделий с использованием механических колебаний и предназначено для мойки деталей и узлов машин. Установка включает ванну, внутри которой на нижних частях двух кронштейнов подвешена совершающая колебательное движение платформа с двумя контейнерами с перфорированными стенками и дном и с размещенными в них загрязненными деталями. Платформа представляет собой сварную раму, соединенную с нижними частями кронштейнов. Вал закреплен на ванне, посредством подшипникового узла, и соединен с верхними частями двух кронштейнов и с выходным валом редуктора. На внутренней поверхности ванны, напротив торцов платформы, прикреплены два ограничителя движения платформы, выполненные в виде упругих пластин. Устройство снабжено фиксатором крайнего положения платформы, представляющим собой механическую защелку, закрепленную на внутренней поверхности ванны. Двигатель выполнен асинхронным и однофазным, рабочая обмотка которого соединена с сетью переменного тока, а его вал соединен с входным валом редуктора. Благодаря тому, что в установке для очистки деталей и узлов машин используется асинхронный однофазный двигатель без пусковой схемы и отсутствует кривошипно-шатунный механизм, она является простой и, кроме того, происходит улучшение энергетических показателей ее работы. 2 ил.

Изобретение относится к устройству для чистки изделий с использованием механических колебаний и предназначено для мойки деталей и узлов машин.

Известна установка для мойки двигателей, узлов и агрегатов, включающая ванну, внутри которой на валу и двух кронштейнах подвешена платформа, представляющая собой сварную решетку с перфорированным дном. К торцу платформы приварено ушко, к которому шарнирно присоединена тяга. Другим концом тяга прикреплена к выходному валу кривошипно-шатунного механизма, выходной вал которого соединен с редуктором, который, в свою очередь, соединен с двигателем посредством вала. (Савченко В.И. Очистка и мойка машин. М.: Россельхозиздат, 1974.124 с.с ил.; A.c. RU №2001106079/20, МКИ 7 В 08 В 3/04, 3/12,2001; А.с. RU №2000107400/12, МКИ 7 В 08 В 3/10, 2000).

Недостатками известной установки являются низкие энергетические показатели из-за использования кривошипно-шатунного механизма для преобразования вращательного движения в колебательное.

Целью изобретения является улучшения технико-экономических показателей (снижение стоимости и габаритов привода, повышение надежности машины, уменьшение потребления электроэнергии).

Поставленная цель достигается тем, что установка для мойки деталей и узлов машин, включающая ванну, платформу, подвешенную внутри ванны на двух кронштейнах и на валу, закрепленном на ванне посредством подшипникового узла, редуктор и двигатель, согласно изобретению, снабжена двумя контейнерами с перфорированными стенками и дном, соединенными с платформой, представляющей собой раму, соединенную с нижними частями кронштейнов, валом, соединенным с верхними частями кронштейнов первым концом и с выходным валом редуктора вторым концом, двумя ограничителями движения платформы, каждый из которых выполнен в виде упругой пластины и закреплен на внутренней поверхности ванны напротив торцов платформы, фиксатором крайнего положения платформы, закрепленным на внутренней поверхности ванны, причем двигатель выполнен асинхронным и однофазным, рабочая обмотка которого соединена с сетью переменного тока, а вал двигателя соединен с входным валом редуктора.

Благодаря тому, что в установке для мойки деталей и узлов машин используется привод в виде однофазного асинхронного двигателя без кривошипно-шатунного механизма и пусковой схемы, происходит улучшение энергетических показателей и упрощается техническая реализация.

На фиг.1 и 2 представлены чертежи установки для мойки деталей и узлов машин с диаграммами моментов и скоростей, приведенных к точке упругого удара.

Сущность изобретения поясняется схемами, представленными на фиг.1 и 2.

Установка для мойки деталей и узлов машин включает ванну 1, платформу 2, подвешенную на двух кронштейнах 5 и валу 4, закрепленном на ванне 1 посредством подшипникового узла 6, редуктор 7 и двигатель 3. Установка снабжена двумя контейнерами 10 с перфорированньми стенками и дном, соединенными с платформой 2, представляющей собой раму, соединенную с нижними частями кронштейнов 5, валом 4, соединенным с верхними частями кронштейнов 5 первым концом и с выходным валом редуктора 7 вторым концом, двумя ограничителями движения платформы 8, каждый из которых выполнен в виде упругой пластины и закреплен на внутренней поверхности ванны напротив торцов платформы, фиксатором крайнего положения платформы 9, закрепленным на внутренней поверхности ванны, причем двигатель 3 выполнен асинхронньм и однофазным, рабочая обмотка которого соединена с сетью переменного тока, а вал двигателя соединен с входным валом редуктора 7.

Установка для мойки деталей и узлов сельскохозяйственных машин работает следующим образом.

Загрязненные детали помещаются в ванну 1, в два контейнера 10 на платформе 2. В начале технологического цикла мойки платформа освобождается для движения из фиксатора крайнего положения 9, выполненного в виде механической защелки. Платформа подвешена на двух кронштейнах 5 и приводится в колебательное движение посредством однофазного асинхронного двигателя 3 через редуктор 7 и вал 4. Двигатель начинает движение под воздействием активного момента сопротивления, возникающего от равнодействующей выталкивающих сил, приложенных к контейнерам 10. Так как первоначально платформа смещена от горизонтального положения, равнодействующая выталкивающих сил не равна нулю и двигатель начинает движение. Двигатель выходит на установившуюся скорость и платформа перемещается до своего нового крайнего положения. Происходит удар об ограничитель движения платформы 8. При ударе часть кинетической энергии движущихся масс рассеивается в виде тепла, а часть остается у подвижной системы узлов установки (вал 4, кронштейны 5, валы двигателя 3 и редуктора 7, платформа 2 и два контейнера с загрязненными деталями 10), но скорость меняет свой знак. Скольжение однофазного асинхронного двигателя 3 становится меньше единицы, а на его вал действует результирующий момент, направленный в противоположную сторону от ограничителя движения платформы, о который произошел удар. Двигатель начинает разгоняться в обратную сторону, выходит на установившуюся скорость и платформа 2 с контейнерами 10 поворачивается до своего нового крайнего положения, где вновь происходит упругий удар. Цикл работы установки замыкается. Валы двигателя, редуктора, установки, кронштейны, платформа с контейнерами, заполненными загрязненными деталями, совершают колебательное движение от одного ограничителя движения платформы до другого. Частицы загрязнения проваливаются через перфорацию контейнеров на дно ванны и не загрязняют верхние слои моющего раствора.

Пуск и изменение направления скорости движения платформы осуществляется без использования сложных кинематических цепей (кривошипно-шатунного механизма). При таком использовании установки для мойки деталей и узлов машин повышается надежность установки и улучшаются ее энергетические показатели.

В процессе выполнения технологического цикла мойки деталей и узлов машин каждый раз при смене знака скорости двигателя на его валу возникает результирующий приведенный активный момент, достаточный для продолжения движения. Наличие результирующего приведенного активного момента необходимо, так как однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента без дополнительной пусковой схемы.

На фиг.2 представлена диаграмма моментов при пуске установки из крайнего положения платформы и при скоростях платформы в точке А упругого удара, равных нулю до и после удара: v₁=u₁=0. Результирующий момент, приведенный к валу двигателя, положителен и направлен в сторону начала движения (вниз на фиг.2 от ограничителя движения платформы с точкой А упругого удара):

где Δ M - момент, приведенный к валу двигателя и возникающий по причине неравномерной загрузки контейнеров (знак момента определяется случайными факторами, поэтому в (1) входит его абсолютная величина, как наименее благоприятный случай для пуска);

М_тр. - момент, приведенный к валу двигателя и возникающий по причине наличия в деталях механизма установки трения;

М _выт. - момент, приведенный к валу двигателя и возникающий от равнодействующей сил выталкивания, действующих на контейнеры.

Момент от равнодействующей сил выталкивания (М_выт ) положителен, так как один из контейнеров в начале движения погружен в моющую жидкость полностью, а другой - лишь частично. На полностью погруженный контейнер, в соответствии с законом Архимеда, будет действовать большая выталкивающая сила, приложенная в центре тяжести объема погруженной его части и равная весу вытесненной жидкости. Небольшая величина момента ДМ обеспечивается сортировкой при загрузке контейнеров: в каждый контейнер помещаются детали примерно равного среднего удельного и общего весов. Момент трения М_тр. имеет реактивный характер и определяется трением деталей подшипниковых узлов. При пуске двигатель, благодаря балансу моментов (1), получает в соответствии со вторым законом Ньютона ускорение и начальную скорость. Вращающий момент однофазного асинхронного двигателя определяется двумя составляющими, соответствующими токам прямой и обратной последовательности

где р - число пар полюсов;

ω ₀ - синхронная угловая скорость;

I^/ ₂₁ и I^/₂₂ - вторичные токи прямой и обратной последовательности соответственно;

s=(ω ₀-ω ₁)/ω ₀ - скольжение;

ω ₁ - угловая скорость двигателя;

r^/ ₂ - активное сопротивление ротора.

(Вольдек А.И. Электрические машины. - 3-е изд., перераб, - Л.: Энергия, 1978. – 832 с., ил.). После запуска установки скорость двигателя ω ₁ растет от нуля, скольжение s становится меньшим единицы, момент двигателя, вызванный током прямой последовательности, возрастает, что, в свою очередь, вызывает дальнейший рост скорости. По завершении пуска скорость двигателя достигает установившегося значения.

В крайнем положении платформа ударяется о свой ограничитель движения. Скорость платформы после удара направлена вдоль линии удара AN (фиг.2) и рассчитывается

где v₁ и u₁ - линейные скорости платформы по линии удара AN (нормали) до удара и после него соответственно;

k - коэффициент восстановления.

Благодаря наличию двух контейнеров с перфорированными стенками и дном, исключается самопроизвольное перемещение загрязненных деталей и узлов машин в течении технологического цикла к центру платформы.

Коэффициент восстановления характеризует убыль кинетической энергии тел в результате удара

где m₁ - приведенная к точке удара масса платформы, контейнеров с деталями и узлами машин, цапф, вала, редуктора и двигателя.

Соотношения (3) и (4) получены в предположении, что ограничители движения платформы, закрепленные на ванне, неподвижны до и после удара (v₂=0 и u₂=0), а масса второго соударяющегося тела (ванны и ограничителей движения платформы) равна бесконечности (m₂=∞ ). (Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - 3-е изд., перераб. - М.: Наука, 1965. – 848 с., ил.).

При любом допустимом значении коэффициента восстановления 0≤ k≤ 1, что соответствует неупругому, упругому и не вполне упругому удару, обеспечивается условия для дальнейшего движения двигателя. При неупругом ударе (k=0) повторяется баланс моментов, существовавший при пуске (1), а при упругом и не вполне упругом ударе неравенство (1) усиливается благодаря наличию начального момента двигателя

где M(s₁) - момент двигателя, рассчитанный по соотношению (2) при скольжении, соответствующей линейной скорости платформы в точке удара А после удара (u₁);

s₁=(ω ₀-ω ₁)/ω ₀ -скольжение двигателя после удара;

- угловая скорость двигателя после удара;

i - передаточное отношение редуктора;

r - расстояние от оси выходного вала редуктора до точки удара А.

Начальный момент двигателя M(s₁) положителен и направлен в сторону, противоположную от места установки ограничителя движения платформы благодаря смене знака скорости платформы после удара по (3).

Из (1)-(5) следует, что при пуске и после упругих ударов, происходящих в процессе мойки, создаются условия по скорости платформы, контейнеров с деталями и узлами машин, кронштейнов, вала, редуктора и двигателя и моментам, действующим на подвижную часть установки для мойки деталей и узлов машин, необходимые для продолжения движения. Платформа, контейнеры с деталями и узлами машин, кронштейны, вал и редуктор приводятся в движение двигателем как в момент пуска, так и после ударов в соответствии с технологическим циклом мойки.

При достижении платформой в результате движения своего крайнего положения, соударяются ограничитель движения, соединенный с неподвижной ванной, и платформа, соединенная с контейнерами, цапфами, валом, редуктором и двигателем. Так как платформа, контейнеры, цапфы, вал, редуктор и двигатель имеют только одну степень свободы и все дополнительные составляющие скорости, кроме направленных по линии удара AN, будут отсутствовать, можно использовать для нахождения мгновенной линейной скорости платформы после удара соотношения, полученные для случая прямого центрального удара

где v₁ и u₁ - линейные скорости платформы по линии удара AN до удара и после него соответственно;

v₂=0 и u₂=0 - линейные скорости ванны по линии удара AN до удара и после него соответственно;

m₁ и m₂=∞ - приведенная к точке удара суммарная масса платформы, контейнеров с деталями и узлами машин, цапф, вала, редуктора, двигателя, и масса закрепленной ванны соответственно;

k - коэффициент восстановления.

Численные значения начальной и конечной скорости ванны, а также ее массы, объясняются ее жестким креплением. Убыль кинетической энергии тел в результате удара

(Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - 3-е изд., перераб. - М.: Наука, 1965. – 848 с., ил.).

Соотношения (3) и (4) получены из (6) и (7) в результате подстановки значений скоростей до и после удара закрепленных ограничителей движения платформы и ванны (v₂=0 и u₂=0) и предельного перехода при m₂→ ∞ .

Вследствие того, что в установке для мойки деталей и узлов машин отсутствует кривошипно-шатунный механизм, повышаются ее технико-экономические показатели (снижаются стоимость и габариты, повышается надежность работы установки).

Формула изобретения

Установка для мойки деталей и узлов машин, включающая ванну, совершающую колебательное движение платформу, подвешенную на двух кронштейнах и валу, закрепленном на ванне посредством подшипникового узла, редуктор и двигатель, и снабженная двумя контейнерами с перфорированными стенками и дном, соединенными с платформой, представляющей собой раму, соединенную с нижними частями кронштейнов, валом, соединенным с верхними частями кронштейнов первым концом и с выходным валом редуктора вторым концом, двумя ограничителями движения платформы, каждый из которых выполнен в виде упругой пластины и закреплен на внутренней поверхности ванны напротив торцов платформы, фиксатором крайнего положения платформы, закрепленным на внутренней поверхности ванны, причем двигатель выполнен асинхронным и однофазным, рабочая обмотка которого соединена с сетью переменного тока, а вал двигателя соединен с входным валом редуктора.

РИСУНКИ