Спосіб безконтактного контрольованого очищення підшипників за допомогою руху постійних магнітів

Реферат: Спосіб безконтактного контрольованого очищення підшипників за допомогою руху постійних магнітів, полягає у очищенні поверхонь від забруднень, що утримуються адгезійними, гравітаційними та коерцитивними (на межах доменів) силами на поверхнях деталей, яке проводять одночасною дією магнітних та турбулентних полів з безконтактним взаємним переміщенням деталей підшипників, причому частки забруднень як металевого, так і неметалевого походження виносяться за межі підшипників у миючу рідину, що струменями подається у камеру. Біжучі електромагнітні поля у камері очищення створюються переміщенням постійних магнітів у горизонтальній площині паралельно площині обертання підшипника, при цьому, що ці магнітні поля, що створюються, керуються по частоті - швидкістю руху магнітів, а по амплітуді - відстанню між найближчими поверхнями магнітів та підшипників та переміщуються у просторі з певною швидкістю у прямому або зворотному напрямках з певними амплітудою та частотою. UA 90723 U (54) СПОСІБ БЕЗКОНТАКТНОГО КОНТРОЛЬОВАНОГО ОЧИЩЕННЯ ПІДШИПНИКІВ ЗА ДОПОМОГОЮ РУХУ ПОСТІЙНИХ МАГНІТІВ UA 90723 U UA 90723 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технологічних пристроїв очищення поверхонь металевих деталей, а саме підшипників різного типу від технологічних забруднень турбулентним потоком миючої рідини та біжучими магнітними полями і може знайти широке застосування у машинобудуванні на етапі підготовки кулькових підшипників до експлуатації, а також під час міжремонтного обслуговування агрегатів з малим ресурсом для повторного використання підшипників шляхом їх очищення у авіа-, двигуно- та енергобудуванні. Відомий спосіб ультразвукового очищення металевих деталей шляхом їх промивання у 5-ти ваннах ультразвукового комплексу протягом 1…4 хвилин у кожній ванній, у першій ванній промивання проводять у знежиреному розчині, що включає миючий засіб МС-15 або МС-37 концентрацією 20…25 г/л, з температурою розчину 60…70 °C, у другій ванні із накладенням ультразвуку технічно-миючим засобом "Гремлос-В" концентрацією 20…30 г/л температурою 45…55 °C, у третій ванні з накладанням ультразвуку гарячою водопровідною водою температурою 45…55 °C, у четвертій ванні водопровідною водою, у п'ятій ванні дистильованою водою з наступним сушінням гарячим повітрям [1]. Недоліком відомого способу є його вкрай низька ефективність при видаленні забруднень мікро-, субмікро- та нанорозмірів з робочих поверхонь деталей підшипників через їх складну геометрію та, як наслідок, велику кількість прихованих областей, екранованих від дії потоку миючої рідини та ультразвукових коливань в ній. Відомий спосіб очищення та консервації металевих виробів, переважно куль, та пристрій для його реалізації, що включає очищення у лужному розчині та пасивацію у розчині інгібітору, що проводиться під впливом ультразвуку, промивання водою та сушіння, у пристрої для очищення та консервації металевих виробів, переважно куль, що містить ряд технологічних ванн з розміщеними в них перфорованими барабанами, шнек та пересипний завиткоподібний лоток, жорстко з'єднаний з торцевою стінкою барабана із сторони вивантаження та привод барабана, додаткові завиткоподібні лотки, що жорстко закріплені на вході кожної ванни, при цьому торцева стінка барабана із сторони завантаження виконана з вікном, а зі сторони вивантаження із втулкою, кінематично зв'язаною з приводом барабана та встановленою у порожнині додаткового завиткоподібного лотка, з трубопроводами для подавання робочих реагентів у порожнину кожного барабана та магнітострікторами, встановленими на дні ванни [2]. Недоліком відомого способу є те, що він являє собою удосконалений спосіб [1], тому йому притаманні ті самі недоліки - низька ефективність промивання, неможливість вимивання часток забруднень з екранованих від дії потоку миючої рідини та ультразвуку зон та феромагнітних забруднень. Заміна миючого засобу та збільшення терміну та температури промивання недостатньо для якісного промивання, ускладнює технологічний процес очищення. Найбільш близьким технічним рішенням, як за суттю, так і за задачею, що вирішується, яке вибрано за найближчий аналог (прототип), є спосіб безконтактного імпульсного магнітотурбулентного очищення підшипників кочення, що здійснюють шляхом промивання струменем миючої рідини в ванні, очищення поверхонь від забруднень, що утримуються адгезійними, гравітаційними та коерцитивними (на межах доменів) силами на поверхнях деталей, проводять шляхом інтенсивного перемагнічування імпульсним магнітним полем як часток забруднень, так і робочих поверхонь, та одночасного взаємного просторового переміщення деталей підшипників у турбулізованому потоці миючої рідини, який виносить частки забруднень у зону максимальної напруженості імпульсного магнітного поля за межі підшипників, та під дією відцентрових сил у миючій рідині направляє в систему циркуляції для подальшої механічної фільтрації [3]. Недоліками найбільш близького технічного рішення, як за суттю, так і за задачею, що вирішується, та яке вибрано за найближчий аналог (прототип), є недостатній ступінь очищення підшипників та їх окремих деталей від забруднень, при розміщенні підшипників на пласкому днищі без ложементів не досягається постійного взаємного переміщення кілець підшипників. Під дією відцентрових сил, що виникають у миючий рідині, у тракті кочення частки забруднень виносяться на середину бігової доріжки, де накопичуються, а не за межі підшипників та їх деталей. Крім того, спосіб не передбачає контроль якості очищення підшипників в ході процесу. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення відомого способу шляхом використання іншого способу впливу джерела магнітного поля забезпечити компенсування коерцитивної сили для зміщення часток забруднень від поверхні деталей, мінімізувати здатність затінених (екранованих) ділянок поверхонь тертя утримувати на межах доменних структур поверхонь феромагнітні забруднення, що дозволить підвищити ефективність очищення поверхонь, зменшити витрати на реалізацію способу очищення та знизити собівартість та тривалість цього технологічного процесу. Крім цього, задачею є удосконалення способу додатковою можливістю контролю його якості. 1 UA 90723 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується тим, що замість імпульсного електромагнітного поля використовується біжуче електромагнітне поле, яке створюється постійними магнітами різної конфігурації, турбулентний характер течії миючої рідини у пограничних шарах поверхонь деталей підшипників створюється їх відносним рухом, що безконтактно викликається біжучими магнітними полями, що створюються рухом постійних магнітів, що розташовані попарно з дотиком різними полюсами, зокрема шляхом їх обертання. Для посилення турбулентного характеру течії миючої рідини у пограничних шарах використовується певне направлення струменів миючої рідини безпосередньо у тракт кочення підшипників через форсунки, що мають можливість регулювання у просторі. Як миючу рідину використовують водні полярні розчини, вуглеводневі неполярні речовини, (авіаційні керосини або бензини, або їх суміші), їх суміші або інші миючі рідини, з можливістю їх нагрівання до ефективної температури миючої рідини. Для контролю якості очищення використовуються вібродатчики та/або датчики шуму з аналізатором спектра, суміщення операцій очищення підшипників з одночасним проведенням контролю якості очищення значно зменшує термін підготовки підшипників до встановлення та, відповідно, зменшить собівартість очищення. Суть корисної моделі у способі безконтактного контрольованого очищення підшипників за допомогою руху постійних магнітів, що полягає у очищенні поверхонь від забруднень, що утримуються адгезійними, гравітаційними та коерцитивними (на межах доменів) силами на поверхнях деталей, яке проводять одночасною дією магнітних та турбулентних полів з безконтактним взаємним переміщенням деталей підшипників, причому частки забруднень як металевого, так і неметалевого походження виносяться за межі підшипників у миючу рідину, що струменями подається у камеру. Новим у корисній моделі є те, що біжучі електромагнітні поля у камері очищення створюються переміщенням постійних магнітів у горизонтальній площині паралельно площині обертання підшипника, при тому, що ці магнітні поля, що створюються, керуються по частоті - швидкістю руху магнітів, а по амплітуді - відстанню між найближчими поверхнями магнітів та підшипників та переміщуються у просторі з певною швидкістю у прямому або зворотному напрямках з певними амплітудою та частотою, при цьому турбулентний характер течії миючої рідини створюється швидкісним безконтактним обертанням вільних кілець та деталей підшипників під дією біжучих магнітних полів, які індуковані рухом відповідних постійних магнітів, а струмені миючої рідини направляються безпосередньо у тракт кочення підшипників під тиском, що у поєднанні із дією магнітних полів дозволяє виносити частинки забруднень, феромагнітні фракції котрих накопичуються на магнітних пастках, а решта видаляється із камери очищення разом з миючою рідиною, за яку використовують водні полярні розчини, вуглеводневі (авіаційні керосини або бензини, або їх суміші), їх суміші або інші миючі рідини, без нагрівання або нагріті до ефективної температури, а контроль якості очищення підшипника проводять за допомогою вібродатчиків та/або датчиків шуму з аналізатором спектра одночасно з очищенням підшипників. Таким чином, порівняльний аналіз корисної моделі з найближчим аналогом, який визнано за прототип, показує, що спосіб безконтактного контрольованого очищення підшипників за допомогою руху постійних магнітів, що заявляється, повністю відповідає критерію корисної моделі "новизна". Спосіб безконтактного контрольованого очищення підшипників за допомогою руху постійних магнітів реалізується таким чином. У камері очищення на ложементах з датчиками вібрації, шуму тощо, встановлюють підшипники, що підлягають очищенню, забезпечують спрямовані струминні течії у тракти кочення миючої рідини, заповнюючи камеру очищення. Процес очищення починають із вмикання джерела біжучого магнітного поля приводом переміщення постійних магнітів, найближча поверхня яких розташована нормально до тракту кочення підшипника та паралельна площині його обертання, що ініціює безконтактне взаємне переміщення деталей підшипника, відкриваючи доступ біжучих магнітних полів та потоку миючої рідини до конструктивно затінених контактних областей, виникаючих в статичному стані між робочими поверхнями тіл кочення і сепаратором та тіл кочення і кілець підшипника. Турбулентний характер течій у пограничних шарах миючої рідини біля поверхонь із забрудненнями, що виникає за рахунок швидкого руху деталей підшипника під дією біжучого магнітного поля, разом із дією змінної індукції рухомих постійних магнітів відбувається перемагнічування феромагнітних часток та забруднень іншої природи, що призводить до їх зрушення з границь поверхневих доменних структур в напрямку максимального магнітного поля, тобто, до найближчої поверхні постійних магнітів. Таким чином, подолавши на поверхні підшипника коерцитивні сили утримання забруднень, останні остаточно видаляються миючою рідиною за межі тракту кочення та разом із рідиною рухаються в напрямку магнітних пасток, де частково осідають на магнітних пастках, а решта з рідиною підлягають механічній фільтрації. 2 UA 90723 U 5 10 15 20 25 30 35 Приклад 1. Очищення підшипника безконтактним способом біжучими магнітними полями індукованими рухом постійних магнітів проводили на лабораторному стенді, який реалізує спосіб, що заявляється. На приладі прецизійний шумомір - віброметр інтегруючий з цифровим аналізатором спектрів ШИ-01В(01) вимірювались показники шуму та загального рівня вібрації. Під час очищення підшипника 104 біжучими магнітним полями на сталій швидкості обертання підшипника загальний рівень вібрації протягом 3-х хвилин зменшувався з 72 дБ до 64 дБ. Ці підшипники попередньо підлягали ультразвуковому та імпульсному магнітно-турбулентному очищенню. Приклад 2. Очищення підшипника безконтактним способом біжучими магнітними полями індукованими рухом постійних магнітів проводили на лабораторному стенді, який реалізує спосіб, що заявляється. На приладі прецизійний шумомір - віброметр інтегруючий з цифровим аналізатором спектрів ШИ-01В(01) вимірювались показники шуму та загального рівня вібрації. Під час очищення підшипника 106 біжучими магнітним полями на сталій швидкості обертання підшипника загальний рівень вібрації протягом 3-х хвилин зменшувався з 74 дБ до 62 дБ. Ці підшипники попередньо підлягали ультразвуковому та імпульсному магнітно-турбулентному очищенню. У результаті лабораторного аналізу часток забруднень, що були відфільтровані з миючої рідини, за Прикладами 1 і 2 було виявлено велику кількість металевих (як феромагнітних, так і не феромагнітних) та неметалевих фрагментів. Після безконтактного контрольованого очищення підшипників за допомогою руху постійних магнітів способом, що заявляється, металеві частинки видаляються практично повністю [4]. Проведені дослідження свідчать, що запропонований спосіб безконтактного контрольованого очищення підшипників за допомогою руху постійних магнітів забезпечує значне підвищення ефективності очищення підшипників від мікро-, субмікро- та наночастинок різноманітної природи, що дає змогу суттєво покращити довговічність, зносостійкість, ресурс роботи, вібраційні та шумові характеристики підшипників [5]. Джерела інформації: 1. Патент Російської Федерації RU № 2275257 СІ "Спосіб ультразвукового очищення металевих виробів", 27.04.2006. 2. Патент Російської Федерації RU № 2101384 СІ "Спосіб ультразвукового очищення робочих поверхонь металевих виробів", 10.03.2001. 3. Патент України на корисну модель № 59071 U, "Спосіб безконтактного імпульсного магніто-турбулентного очищення підшипників кочення", 10.05.2011. 4. Технічна справка Головного металурга TC-06/2012-БН-ВГМЕТ. 5. Кущев О.В. Фізика процесу безконтактного магнітно-турбулентного очищення підшипників кочення//Міжвузівський збірник "Наукові нотатки". Луцьк - 2011. - С. 82-185. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 Спосіб безконтактного контрольованого очищення підшипників за допомогою руху постійних магнітів, що полягає у очищенні поверхонь від забруднень, що утримуються адгезійними, гравітаційними та коерцитивними (на межах доменів) силами на поверхнях деталей, яке проводять одночасною дією магнітних та турбулентних полів з безконтактним взаємним переміщенням деталей підшипників, причому частки забруднень як металевого, так і неметалевого походження виносяться за межі підшипників у миючу рідину, що струменями подається у камеру, який відрізняється тим, що біжучі електромагнітні поля у камері очищення створюються переміщенням постійних магнітів у горизонтальній площині паралельно площині обертання підшипника, при тому, що ці магнітні поля, що створюються, керуються по частоті швидкістю руху магнітів, а по амплітуді - відстанню між найближчими поверхнями магнітів та підшипників та переміщуються у просторі з певною швидкістю у прямому або зворотному напрямках з певними амплітудою та частотою, при цьому турбулентний характер течії миючої рідини створюється швидкісним безконтактним обертанням вільних кілець та деталей підшипників під дією біжучих магнітних полів, які індуковані рухом відповідних постійних магнітів, а струмені миючої рідини направляються безпосередньо у тракт кочення підшипників під тиском, що у поєднанні із дією магнітних полів дозволяє виносити частинки забруднень, феромагнітні фракції котрих накопичуються на магнітних пастках, а решта видаляється із камери очищення разом з миючою рідиною, за яку використовують водні полярні розчини, вуглеводневі (авіаційні керосини або бензини, або їх суміші), їх суміші або інші миючі рідини, без нагрівання або нагріті до ефективної температури, а контроль якості очищення підшипника 3 UA 90723 U проводять за допомогою вібродатчиків та/або датчиків шуму з аналізатором спектра одночасно з очищенням підшипників. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 4