Гідроімпульсний віброударний пристрій для деформаційного зміцнення деталей

Реферат: Гідроімпульсний віброударний пристрій для деформаційного зміцнення деталей містить корпус квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата, порожнини підводу та відводу енергоносія, стакан, в який упертий поршень - ударник, прорізну пружину, регулюючий гвинт, законтрений контргайкою, який через кульку контактує з опорним штовхачем, інструмент, закріплений на інструментальній державці, штуцери підводу та відводу енергоносія з гідробака. В корпусі виконано паз, в який вставлена гільза, яка слугує циліндром для поршня-ударника, який посаджений в сідло, обперте об дно розточки корпусу через виту пружину. Поршень-ударник виконує роль золотника і є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску з параметричним принципом генерування імпульсів тиску. Об дно гільзи обперта прорізна пружина, яка іншим торцем обперта на опорний штовхач. На другий торець якого обперта кулька, яка протилежною півсферою завальцьована в законтреному контргайкою регулюючому гвинті. Гвинт загвинчений в різьбовий отвір стакана, який законтрений контргайкою та закріплений в різьбовому отворі кришки. Кришка закріплена на корпусі за допомогою гвинтів та внутрішнім торцем фіксує гільзу. UA 103682 U (54) ГІДРОІМПУЛЬСНИЙ ВІБРОУДАРНИЙ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ДЕФОРМАЦІЙНОГО ЗМІЦНЕННЯ ДЕТАЛЕЙ UA 103682 U UA 103682 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, а саме призначена для механічної обробки тиском, для поверхневого зміцнення деталей із сталей та їх сплавів поверхневою пластичною деформацією. Відомим аналогом є пристрій для зміцнювально-чистової обробки валів [Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник. М.: Машиностроение, 1987, с. 87 и 88, рис. 71], що містить корпус, деформуючий і підтримуючий інструменти, гідроциліндри статичного навантаження, циліндр з поршнем - ударником, гідропневмоакумулятор тиску, що з'єднаний зі штоковою порожниною гідроциліндра, обертальний розподільник з низкою напірних і зливних вікон, зміщених одне відносно одного, та гідромотор. Конструкція пристрою не дозволяє досягти високого ступеня зміцнення обробленої поверхні внаслідок нехтування хвильовими процесами. Також недоліками є застосування гідромотора, який вимагає додаткових витрат енергії, наявність не використаної енергії, що призводить до перевантаження вузлів пристрою та низька якість обробки поверхні. Найближчим аналогом до корисної моделі є гідроімпульсний віброударний пристрій для деформаційного зміцнення деталей [патент Україна № 81039, м. кл. В24В 39/04 опубл. 25.06.2013, бюл. № 12], який містить корпус квадратного перерізу, поршень-ударник, порожнини підводу та відводу енергоносія. Корпус, на якому встановлено штуцери підводу та відводу енергоносія з гідробака з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата, в якому розміщено поршень ударник. Поршень-ударник містить кульку, яка є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску (ГІТ) клапанного типу з параметричним принципом генерування імпульсів тиску. Кулька однією півсферою обперта об внутрішню розточку поршняударника, а іншою півсферою обперта на торець циліндричного штовхача, який через виту пружину та опорний штовхач контактує із кулькою, що завальцьована в регулюючому гвинті, розміщеному у стакані. Стакан закріплений в розточці корпусу, та упирається в прорізну пружину, яка контактує, через плунжер, із внутрішньою розточкою поршня-ударника, що протилежним торцем обпертий через пакет тарілчастих пружин об дно внутрішньої розточки корпусу, в якій, в свою чергу, виконано наскрізний отвір глухого перерізу, в якому розміщена інструментальна державка. Недоліками найближчого аналога є недостатня площа поперечного перерізу зливної щілини під час відкриття запірного елемента ГІТ (кульки) та сполучення напірної і зливної порожнин пристрою, внаслідок чого спад тиску "закриття" ГІТ сповільнюється, що зменшує кінетичну (корисну енергію удару) енергію поршня-ударника під час його зворотного руху, а також складність забезпечення точності взаємного розташування поршня-ударника в корпусі при їх виготовленні. В основу корисної моделі поставлена задача створення гідроімпульсного віброударного пристрою для деформаційного зміцнення деталей, в якому за рахунок введення нових конструктивних рішень досягається збільшення, у порівнянні з найближчим аналогом, енергії удару та підвищення технологічності конструкції. Поставлена задача вирішується тим, що гідроімпульсний віброударний пристрій для деформаційного зміцнення деталей містить корпус квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата, порожнини підводу та відводу енергоносія, стакан, в який упертий поршень-ударник, прорізну пружину, регулюючий гвинт, законтрений контргайкою, який через кульку контактує з опорним штовхачем, інструмент, закріплений на інструментальній державці, штуцери підводу та відводу енергоносія з гідробака, згідно з корисною моделлю, в корпусі виконано паз, в який вставлена гільза, яка слугує циліндром для поршня-ударника, який посаджений в сідло, обперте об дно розточки корпусу через виту пружину, поршень-ударник виконує роль золотника і є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, об дно якої обперта прорізна пружина, яка іншим торцем обперта на опорний штовхач, на другий торець якого обперта кулька, яка протилежною півсферою завальцьована в законтреному контргайкою регулюючому гвинті, який загвинчений в різьбовий отвір стакана, який законтрений контргайкою та закріплений в різьбовому отворі кришки, яка закріплена на корпусі за допомогою гвинтів та внутрішнім торцем фіксує гільзу. Корисна модель пояснюється кресленням, де на фіг. 1 представлено будову гідроімпульсного віброударного пристрою для деформаційного зміцнення деталей, на фіг. 2 представлено поперечний переріз пристрою. Пристрій містить корпус квадратного перерізу 1, в який загвинчено штуцери підводу 13 та відводу 14 енергоносія з гідробака 16, у внутрішню розточку корпусу встановлена гільза 4, зафіксована в розточці корпусу за допомогою кришки 2, яка закріплена на корпусі гвинтами 12, в 1 UA 103682 U 5 10 15 20 різьбовий отвір кришки 2 загвинчений стакан 5, законтрений контргайкою 7, в різьбовий отвір якого загвинчений регулюючий гвинт 8, законтрений контргайкою 9, в який завальцьована кулька 11, що контактує з опорним штовхачем 10 обпертим на прорізну пружину 6, яка обперта об дно розточки поршня-ударника 3, який посаджений в сідло 17, обперте об дно розточки корпусу через виту пружину 18, поршень-ударник 3 містить інструментальну державку 15, на якій встановлено інструмент. Робочий цикл гідроімпульсного віброударного пристрою для деформаційного зміцнення деталей здійснюється за такими етапами: 1) зростання тиску робочої рідини (енергоносія) в напірній порожнині А пристрою до рівня, достатнього для перетворення стаціонарного опору, обумовленого попередньою деформацією пружних елементів-поршня-ударника 3 витої пружини 8 та прорізної пружини 6 і сили притиску FПР ; 2) початок руху поршня-ударника 3 з сідлом 17 і зв'язаних з нею інших рухомих елементів пристрою в момент перевищення в порожнині А тиску стаціонарного опору рс (р А  рс ) ; 3) зростання в порожнині А тиску енергоносія до рівня р А  р1 під час проходження злотникової частини поршня-ударника 3 першого додатного перекриття hд1 та відкриття запірного елемента ГІТ (золотникової частини поршня-ударника 3) і порушення герметизації запірного елемента ГІТ, яке спричиняє практично миттєве зростання тиску в проміжній порожнині (утвореній поршнем-ударникам 3 та гільзою 4) до рівня р1 ; 4) після відкриття запірного елемента ГІТ і сполучення нагнітальної порожнини A з проміжною збільшується площа поршня і дія тиску енергоносія на всю площу  2 f2 ( f2  (d2  d3 )) поршня-ударника 3 спричиняє його прискорений рух на шляху другого 2 4 додатного перекриття hд2 (причому h д  h д ); п2 25 30 35 п1 5) переміщення запірного елемента ГІТ на шляху від'ємного перекриття hВп  (hП  hВп  h Дп2 ) і сполучення напірної порожнини А зі зливною С пристрою, яка через штуцер 14 приєднана до гідробака 16 насосної станції привода пристрою (на кресленні умовно не показані); 6) зменшення тиску енергоносія в гідросистемі пристрою, до рівня тиску закриття р 2 пристрою і початок зворотного руху поршня-ударника і зв'язаного з нею оброблюваного інструмента; 7) переміщення поршня-ударника 3 з системою різця на величину hрз зворотного ходу і ударна взаємодія інструмента із заготовкою, що обробляється; 8) початок нового циклу роботи пристрою. На кожному з описаних етапів робочого циклу пристрою мають місце певні співвідношення сил, що діють на ланки пристрою, з яких можна визначити характерні силові та геометричні параметри робочого циклу. Тиск pc стаціонарного опору може бути знайдений з рівняння: pc  f1  Fпр  (k1  k 2 )h02  k 3h01 , (1) де h02 - попередня деформація пружинної частини поршня-ударника 3 та прорізної пружини 6, де h01 - попередня деформація витої пружини 18, яка в пропонованій конструкції є постійною 40 2 2 і досягається загвинчуванням стакана 5 та регулюючого гвинта 8; f1   ( d1  d3 ) - робоча 4 площа поршня-ударника 3 в закритому положенні запірного елемента ГІТ з боку напірної порожнини А ; k 1 , k 2 та k 3 - відповідно жорсткості прорізної пружини 6, пружної частини поршня-ударника 3 та витої пружини 18. Тиск в момент відкриття ГІТ (етап 3) можна, за нехтування сили тертя, описати рівнянням: (k1  k 2 )(h02  h д1 ) , (2) p1  f1 де h д - перше додатне перекриття. 1 45 Тиск "закриття" ГІТ (етап 6) можна оцінити за формулою: (k1  k 2 )(h02  h д 2  hв п ) , (3) p2  f2 2 UA 103682 U 5 2 де hв - від'ємне перекриття; hд - друге додатне перекриття; f2   ( d2  d3 ) - робоча 2 2 п 2 площа поршня-ударника 3 в відкритому положенні запірного елемента ГІТ. Співвідношення між тисками "відкриття" p1 і "закриття" p 2 ГІТ можна установити за допомогою залежностей (2) і (3): p2 f2  (k1  k 2 )(h д1  h д2  hв п ) . (4) p1  f1 Тиск "закриття" p1 зв'язаний з тиском p c стаціонарного опору залежністю p2  10 pc  f1  Fпр  k 3h01  (k1  k 2 )(h д2  hвп ) .(5) f2 f2 Рівень тиску p c стаціонарного опору відносно тиску p1 "відкриття" ГІТ можна установити із залежностей (1) і (2): (k1  k 2 )h д1  Fпр  k 3h01 . (6) pc  p1  f1 Регулювання тиску "відкриття" ГІТ здійснюється за допомогою регулюючого гвинта 8, законтреного контргайкою 9, який через кульку 11, опорний штовхач 10 та прорізну пружину обпирається об запірний елемент ГІТ (поршень-ударник 3). Регулювання попередньої деформації пружинної частини поршня-ударника здійснюється за допомогою стакана 5, законтреного контргайкою 7, який загвинчується в різьбовий отвір кришки 2, яка кріпиться на корпусі 1 за допомогою гвинтів 12. На інструментальній державці 15 встановлюється необхідний інструмент. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 Гідроімпульсний віброударний пристрій для деформаційного зміцнення деталей, що містить корпус квадратного перерізу з ніжкою кріплення його в стандартизованому різцетримачі верстата, порожнини підводу та відводу енергоносія, стакан, в який впертий поршень - ударник, прорізну пружину, регулюючий гвинт, законтрений контргайкою, який через кульку контактує з опорним штовхачем, інструмент, закріплений на інструментальній державці, штуцери підводу та відводу енергоносія з гідробака, який відрізняється тим, що в корпусі виконано паз, в який вставлена гільза, яка слугує циліндром для поршня-ударника, який посаджений в сідло, обперте об дно розточки корпусу через виту пружину, поршень-ударник виконує роль золотника і є запірним елементом однокаскадного генератора імпульсів тиску з параметричним принципом генерування імпульсів тиску, об дно якої обперта прорізна пружина, яка іншим торцем обперта на опорний штовхач, на другий торець якого обперта кулька, яка протилежною півсферою завальцьована в законтреному контргайкою регулюючому гвинті, який загвинчений в різьбовий отвір стакана, який законтрений контргайкою та закріплений в різьбовому отворі кришки, яка закріплена на корпусі за допомогою гвинтів та внутрішнім торцем фіксує гільзу. 3 UA 103682 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4