Устройство для вибростабилизации

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологическим процессам стабилизирующей виброобработки осесимметричных деталей, например валов, после термических операций и механической обработки, а более конкретно к устройствам для осуществления процесса вибростабилизации. Технический результат - создание устройства для возбуждения крутильных и продольных колебаний деталей, позволяющего вести обработку в резонансном режиме независимо от величины собственных частот детали, сохраняя тем самым равномерное распределение переменных напряжений по всей поверхности деталей. Процесс вибростабилизации включает в себя закрепление одного конца обрабатываемой детали и приложение к свободному концу силового воздействия в виде крутящего момента и продольной возбуждающей силы, причем частота возбуждаемой вибрации устанавливается равной собственной частоте колебаний устройства. Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство возбуждения колебаний деталей, содержащее вибратор, узлы крепления детали, один из которых имеет пластины для передачи возбуждающей силы на свободный конец детали при изменении частоты возбуждающей силы в достаточно широком диапазоне частот, включая резонансный режим, когда частота возбуждения совпадает с собственной частотой колебаний детали или резонансной частотой самого устройства, снабжено инерционной массой в виде массивного кольца, взаимодействующего с вибратором, пластины выполнены упругими и прикреплены к кольцу. 3 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к технологическим процессам стабилизирующей виброобработки осесимметричных деталей, например валов, после термических операций и механической обработки, а более конкретно к устройствам для осуществления процесса вибростабилизации.

Известны способ стабилизации формы осесимметричных деталей и устройство для его осуществления (прототип - см. RU 99114084/02, В 23 Р 25/00, 27.04.2001, БИПМ №12), предназначенные для приложения силового воздействия с частотой, равной частоте собственных колебаний детали.

Известно устройство возбуждения колебаний деталей типа валов большого удлинения, содержащее дисбалансный вибратор, узлы крепления для жесткого и свободного крепления концов детали, один из которых (нижний) имеет пластины, взаимодействующие с вибратором и передачи возбуждающей силы на свободный конец детали при изменении частоты возбуждающей силы в достаточно широком диапазоне частот, включая резонансный режим, когда частота возбуждения совпадает с собственной частотой колебаний детали, пластины выполнены с возможностью поворота для создания крутильных и продольных колебаний детали (прототип - см. RU 99114084/02, В 23 Р 25/00, 27.04.2001, БИПМ №12).

Основным недостатком данного устройства является использование резонансных режимов с частотой собственных колебаний детали, что неизбежно связано с неравномерным распределением вызываемых устройством переменных напряжений по поверхности самой детали: в узловых точках такие напряжения будут минимальными, а в точках максимума деформации - максимальными.

Технический результат - создание устройства для возбуждения крутильных и продольных колебаний деталей, позволяющего вести обработку в резонансном режиме независимо от величины собственных частот детали, сохраняя при этом равномерное распределение переменных напряжений по всей его поверхности.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство возбуждения колебаний деталей, содержащее вибратор, узлы крепления детали, один из которых имеет пластины для передачи возбуждающей силы на свободный конец детали при изменении частоты возбуждающей силы в достаточно широком диапазоне частот, включая резонансный режим, когда частота возбуждения совпадает с собственной частотой колебаний детали или резонансной частотой самого устройства, снабжено инерционной массой в виде массивного кольца, взаимодействующего с вибратором, пластины выполнены упругими и прикреплены к кольцу.

Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежных рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, они соответствуют условию патентоспособности “новизна”.

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть легко изготовлено, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности “промышленная применимость”.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображаются:

- схема осуществления процесса вибростабилизации формы осесимметричных деталей (Фиг.1);

- устройство для осуществления процесса вибростабилизации формы осесимметричных деталей (вид в плане) (Фиг.2);

- устройство для осуществления процесса вибростабилизации формы осесимметричных деталей (вид в сверху) (Фиг.3).

Процесс вибростабилизации формы осесимметричных деталей типа валов большого удлинения осуществляется следующим образом. Устройство крепится к свободному концу обрабатываемой детали 1 посредством узла крепления 2, другой конец детали 1 закрепляется жестко посредством узла крепления 3, после чего приводится в действие привод 4, например электромагнитный или дисбалансный, передающий переменный крутящий момент на инерционную массу 5, посредством которого упругие пластины 6 создают переменные момент и продольную возбуждающую силу, которые с помощью узла крепления 2 передаются на деталь 1, при этом частота возбуждаемой вибрации устанавливается равной собственной частоте колебаний устройства.

Частота и амплитуда колебаний системы вибрационного нагружения задается блоком 7 управления частотой и амплитудой возбуждения. Датчик 8 крепят к телу детали 1 на некотором расстоянии от оси последней посредством державки 9. С помощью устройства 10 производят регистрацию частоты и амплитуды крутильных и продольных колебаний, а также моментов наступления резонансов.

Устройство возбуждения колебаний деталей содержит узел крепления 2 свободного конца детали 1 к устройству, инерционную массу 5, например в виде массивного кольца, связанную с узлом крепления 2 упругими пластинами 6, вибратор 4, например электромагнитный, который передает колебания на инерционную массу 5.

Устройство работает следующим образом. При включении вибратора 4 инерционная масса 5 начинает совершать угловые колебания, создавая переменный крутящий момент, который вызывает изгиб упругих пластин 6, что приводит к возникновению переменных момента и продольной возбуждающей силы, которые с помощью узла крепления 2 передаются на деталь 1, причем настройка на резонанс достигается за счет изменения частоты колебаний вибратора 4, а также за счет изменения жесткости упругих пластин 6 и размеров инерционной массы 5.

Использование изобретения позволяет наиболее полно и равномерно производить стабилизацию внутренних напряжений путем создания комплексных колебаний.

Устройство возбуждения колебаний деталей, содержащее вибратор, узлы крепления детали, один из которых имеет пластины для передачи возбуждающей силы на свободный конец детали при изменении частоты возбуждающей силы в достаточно широком диапазоне частот, включая резонансный режим, когда частота возбуждения совпадает с собственной частотой колебаний детали или резонансной частотой самого устройства, отличающееся тем, что устройство снабжено инерционной массой в виде массивного кольца, взаимодействующего с вибратором, пластины выполнены упругими и прикреплены к кольцу.