Установка для індукційного нагріву деталей

Реферат: Установка для індукційного нагріву деталей належить до індукційних нагрівних пристроїв і може бути використана в промисловості, сільському господарстві та інших галузях для нагріву деталей при складанні вузлів і агрегатів з гарантованим натягом посадки. Винахід спрямовано на розширення функціональних можливостей і покращення експлуатаційних характеристик. В установці, що має П-подібний магнітопровід, який складається з робочого і магнітозамикаючого стрижнів, на робочому стрижні встановлена обмотка збудження і деталь, що нагрівається, ярмо, яке магнітно з'єднує стрижні П-подібного магнітопроводу, вузол з'єднання ярма з Пподібним магнітопроводом, робочий стрижень виконаний складним, одна частина якого рухома, рухома частина змонтована всередині деталі, що нагрівається, і має пружні елементи, якими взаємодіє з деталлю, що нагрівається, вузол з'єднання ярма з П-подібними магнітопроводом виконаний у вигляді шарніра, в зоні робочого стрижня - у вигляді пружного елемента, який піднімає ярмо навколо осі шарніра, а також ексцентрика. UA 102293 C2 (12) UA 102293 C2 UA 102293 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до індукційних нагрівних пристроїв і може бути використаний в промисловості, сільському господарстві та інших галузях для нагріву деталей (фланців, шестерень, маховиків, бандажів колісних пар, кілець підшипників і т. п.) при складанні вузлів і агрегатів з гарантованим натягом посадки. Відома установка для індукційного нагріву деталей, що має П-подібний магнітопровід, який складається з робочого і магнітозамикаючого стрижнів, на робочому стрижні встановлена обмотка збудження і деталь, що нагрівається, ярмо, яке магнітно з'єднує стрижні П-подібного магнітопроводу, вузол з'єднання ярма з П-подібним магнітопроводом [1, с. 231]. Недоліком аналога є те, що обмотка збудження встановлена, крім робочого стрижня, і на магнітозамикаючому стрижні. Така побудова збільшує загальний коефіцієнт розсіювання обмотки, що зменшує енергетичні показники установки. Так як деталь, що нагрівається, надівається на робочий стрижень, то її внутрішній діаметр повинен бути не менше діаметра стрижня. Це значно звужує межі використання готового магнітопроводу. Вузол з'єднання ярма з П-подібним магнітопроводом дозволяє лише виконувати провертання ярма на осі. При установці деталі на стрижень і провертанні при цьому ярма значно збільшуються габаритні розміри установки по ширині. Крім того, вузол з'єднання не забезпечує притискання ярма до Пподібного магнітопроводу, що призводить до збільшених повітряних зазорів між ярмом і поверхнями магнітопроводів і, як результат, до збільшення енергетичних витрат і появи значних магнітних шумів. Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого винаходу є установка для індукційного нагріву, що має П-подібний магнітопровід, який складається з робочого і магнітозамикаючого стрижнів, на робочому стрижні встановлена обмотка збудження і деталь, що нагрівається, ярмо, яке магнітно з'єднує стрижні П-подібного магнітопроводу, вузол з'єднання ярма з П-подібним магнітопроводом [2]. На відміну від аналога в прототипі котушка збудження розміщена лише на робочому стрижні, що значно зменшує час нагріву і енергозатрати, але сама котушка розміщена в зоні нагріву деталі. Таким чином, котушка зазнає значного теплового впливу деталі, що нагрівається. Це може призвести до дочасного старіння ізоляції і виходу її з ладу. Крім того, за рахунок габаритів котушки значно збільшується допустимий внутрішній діаметр деталі, що нагрівається. Це звужує межі використання виробу. Використання зсувного ярма деякою мірою дозволяє спростити розміщення деталі, що нагрівається, але при цьому збільшується габаритний розмір установки по довжині. Довжина збільшеного розміру залежить від розміру деталі, що нагрівається. Вузол з'єднання ярма з П-подібним магнітопроводом дозволяє переміщення ярма уподовж П-подібного магнітопроводу, але як і в аналогу не забезпечує притискання ярма до торцевих поверхонь робочого і магнітозамикаючого стрижня з такими ж недоліками: збільшення енергетичних витрат і появи значних магнітних шумів. В основу винаходу поставлена задача розширення функціональних можливостей і покращення експлуатаційних характеристик установки для індукційного нагріву деталей. Поставлена задача вирішується тим, що в установці для індукційного нагріву деталей, що має П-подібний магнітопровід, який складається з робочого і магнітозамикаючого стрижнів, на робочому стрижні встановлена обмотка збудження і деталь, що нагрівається, ярмо, яке магнітно з'єднує стрижні П-подібного магнітопроводу, вузол з'єднання ярма з П-подібним магнітопроводом, робочий стрижень виконаний складним, одна частина якого рухома, рухома частина змонтована всередині деталі, що нагрівається, і має пружні елементи, якими взаємодіє з деталлю, що нагрівається, вузол з'єднання ярма з П-подібними магнітопроводом в зоні магнітозамикаючого стрижня виконаний у вигляді шарніра, вісь якого має можливість переміщуватись уподовж магнітозамикаючого стрижня за рахунок пружного елемента, в зоні робочого стрижня - у вигляді пружного елемента, який піднімає ярмо навколо осі шарніра, а також ексцентрика, між зовнішньою поверхнею якого і ярмом змонтовано вузол притиску ярма до робочого стрижня. В порівнянні з прототипом, запропонована установка для індукційного нагріву деталей відрізняється наявністю таких ознак: - робочий стрижень виконаний складним; - одна із частин робочого стрижня рухома; - рухома частина робочого стрижня змонтована всередині деталі, що нагрівається; - рухома частина має пружні елементи; - пружні елементи рухомої частини взаємодіють з деталлю, що нагрівається; - вузол з'єднання ярма з стрижнями П-подібного магнітопроводу має різну конструкцію; - в зоні з'єднання ярма з магнітозамикаючим стрижнем вузол виконаний у вигляді шарніра; - вісь шарніра має можливість переміщуватись уподовж магнітозамикаючого стрижня; 1 UA 102293 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 - переміщення осі шарніра уподовж магнітозамикаючого стрижня відбувається за рахунок дії пружного елемента; - в зоні з'єднання ярма з робочим стрижнем вузол виконаний у вигляді пружного елемента і ексцентрика з вузлом притиску ярма до робочого стрижня; - пружний елемент вузла з'єднання ярма з робочим стрижнем піднімає ярмо навколо осі шарніра; - ексцентрик своєю зовнішньою поверхнею взаємодіє з елементом вузла притиску. Всі вищезгадані ознаки є суттєвими, кожна окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої задачі. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На кресленні - показано загальний вигляд установки для індукційного нагріву деталей. Установка для індукційного нагріву деталей має П-подібний магнітопровід 1, який складається з робочого 2 і магнітозамикаючого 3 стрижнів. На робочому 2 стрижні встановлена обмотка збудження 4 і деталь 5, що нагрівається. Робочий 2 і магнітозамикаючий 3 стрижні Пподібного магнітопроводу 1 зв'язані між собою ярмом 6 вузлом з'єднання 7. Робочий 2 стрижень виконаний складним: нерухома частина 8 і рухома частина 9. На нерухомій частині 8 встановлена обмотка збудження 4, рухома частина 9 змонтована всередині деталі 5, що нагрівається. Рухома частина 9 має пружні елементи 10, якими вона взаємодіє з деталлю 5. Вузол з'єднання 7 ярма 6 з П-подібним магнітопроводом 1 виконаний наступним чином: а) в зоні магнітозамикаючого 3 стрижня - у вигляді шарніра 11, вісь 12 якого встановлена в кронштейні 13 ярма 6 і може переміщуватись уподовж магнітозамикаючого 3 стрижня в пазах 14 кронштейна 15 магнітозамикаючого 3 стрижня за рахунок пружного елемента 16. Зусилля пружного елемента 16 регулюються натяжним механізмом 17, виконаного у вигляді, наприклад, гвинт-гайка. б) в зоні робочого 2 стрижня - у вигляді пружного елемента 18 і ексцентрика 19. Пружний елемент 18 приєднаний до ярма 6, що дозволяє піднімати його над робочим 2 стрижнем навколо осі 12. Зусилля пружного елемента 18 регулюється натяжним механізмом 20, виконаним у вигляді, наприклад, гвинт-гайка. Ексцентрик 19 жорстко встановлений на конструкціях 21 установки і має можливість провертання на осі 22. Між зовнішньою поверхнею ексцентрика 19 і ярмом 6 змонтовано вузол притиску 23 ярма 6 до робочого 2 стрижня. Вузол притиску 23 має площадку 24 з роликом 25, яка підпружинена пружними елементами 26. Установка для індукційного нагріву деталей працює наступним чином. В початковому положенні рухома частина 9 і деталь 5 знаходяться за зоною установки, в ексцентрику 19 довга вісь 27 розміщена горизонтально і за рахунок дій сил пружних елементів 16 і 18 ярмо 6 перебуває в верхньому положенні. Деталь 5 розміщують за зоною П-подібного магнітопроводу 1 на платформі 28, в її центральний отвір 29 вставляють рухому частину 9, при цьому за рахунок пружних елементів 10, що контактують з деталлю 5, нижня частина 29 рухомої частини 9 не виходить за нижню площину платформи 28. Платформу 28 по напрямних 30 вводять в зону П-подібного магнітопроводу 1 до співпадання подовжньої осі 31 робочого 2 стрижня (при цьому співпадають подовжні осі нерухомої частини 8 і рухомої частини 9). Платформу 28 фіксують у цьому положенні. Ексцентрик 19 на осі 22 переводять в положення, в якому довга вісь 27 розміщується вертикально і в такому положенні фіксується. При цьому зовнішня поверхня ексцентрика 19 через ролик 25 переводить площадку 24 і через пружні елементи 26 ярмо 6 і рухому частину 9 в нижнє положення, замикаючи при цьому магнітний ланцюг: П-подібний магнітопровід 1 - ярмо 6. Ярмо 6 додатково притискається до П-подібного магнітопроводу 1 за рахунок дій пружних елементів 16 і 26; пружні елементи 10 стискаються, а пружні елементи 17 розтягуються. На обмотку збудження 4 подається живлення на час, який забезпечує нагрів деталі 5 до необхідної температури. При досягненні необхідної температури живлення обмотки збудження 4 припиняється. Ексцентрик 19 розфіксовується і переводиться в початкове положення. За рахунок дій пружного елемента 18 і пружних елементів 10 ярмо 6 і рухома частина 9 повертаються в верхнє положення, забезпечуючи при цьому вільний вихід платформи 28 із зони дії П-подібного магнітопроводу 1. Платформу 28 розфіксовують, переміщають в вільну зону, з центрального отвору 29 виймають рухому частину 9, а нагріту до необхідної температури деталь 5 передають на наступну технологічну операцію. Таким чином, за рахунок виконання робочого стрижня складним розширюються функціональні можливості установки, так як рухома частина може бути виготовлена під конкретний розмір деталі нагріву без зміни других конструктивних елементів, а притискання 2 UA 102293 C2 5 ярма до стрижнів зменшує величини повітряних зазорів в магнітному ланцюгу, що зменшує магнітні шуми і покращує енергетичні показники. На основі даного технічного рішення розроблена технічна документація і виготовлений зразок індукційної установки, який проходить дослідну експлуатацію в умовах моторвагонного депо Фастів - 1 для нагріву фланців тягових електродвигунів. Джерела інформації: 1. Антонов М.В. Технология сборки электрических машин и аппаратов: Учебн. для сред. ПТУ. - М: Высш. шк., 1986.-288 с: ил. 2. http://www.promshop.biz/heaterstih210m.shtml 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 Установка для індукційного нагріву деталей, що має П-подібний магнітопровід, який складається з робочого і магнітозамикаючого стрижнів, на робочому стрижні встановлена обмотка збудження і деталь, що нагрівається, а також має ярмо, яке магнітно з'єднує стрижні Пподібного магнітопроводу, вузол з'єднання ярма з П-подібним магнітопроводом, яка відрізняється тим, що робочий стрижень виконаний складним, одна частина якого рухома, рухома частина змонтована всередині деталі, що нагрівається, і має перші пружні елементи для взаємодії з деталлю, що нагрівається, вузол з'єднання ярма з П-подібними магнітопроводом в зоні магнітозамикаючого стрижня виконаний у вигляді шарніра, вісь якого має можливість переміщуватись уподовж магнітозамикаючого стрижня за допомогою другого пружного елемента, в зоні робочого стрижня вузол з'єднання ярма виконаний у вигляді третього пружного елемента, який піднімає ярмо навколо осі шарніра, а також ексцентрика, між зовнішньою поверхнею якого і ярмом змонтовано вузол притиску ярма до робочого стрижня. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3