Пристрій для балансування нахиленого шліфувального круга

Пристрій для балансування нахиленого шліфувального круга, що містить два встановлених співвісно та скріплених між собою циліндричних корпуси для закріплення нахиленого шліфувального круга, та коригувальні вантажі для зрівноважування моментного дисбалансу, які встановлені в циліндричних корпусах по обидва боки від нахиленої частини шліфувального круга, який відрізняється тим, що кожний коригувальний вантаж виконаний у вигляді пари коригувальних вантажів, при цьому коригувальні вантажі в кожній парі встановлені з можливістю регульованого кутового переміщення в протилежні боки по кільцевих канавках, які виконані на бічній поверхні кожного циліндричного корпусу по обидва боки нахиленого шліфувального круга. Об’єкт, що заявляється, відноситься до області шліфування та може бути використаний для балансування нахилено закріплених шліфувальних кругів. Найбільш близьким за сукупністю ознак до об’єкта, що заявляється, є обраний як прототип балансувальний пристрій шліфувального круга, що включає два встановлених співвісно та скріплених між собою циліндричних корпуси для закріплення нахиленого шліфувального круга, коригувальні вантажі для зрівноважування моментного дисбалансу, що встановлені в циліндричних корпусах по обидва боки нахиленого шліфувального круга, камери для заповнення рідиною, приймачі рідини, які виконані у вигляді кільцевих канавок та з’єднані кожний каналом зі своєю камерою і розміщеними між камерами та встановленим нерухомо гідророзподільниками. Основи циліндричних корпусів, що звернені до шліфувального круга, виконані під кутом до їхньої осі, а частина камер розміщена з боку твірної найбільшої довжини циліндричних корпусів. Інша частина камер розміщена з боку твірної найменшої довжини циліндричних корпусів та призначена для розміщення вантажу. Ефективність подачі рідини для фінішного балансування моментного дисбалансу нахиленого шліфувального круга визначають за даними датчика коливань (патент RU 2006804, МПК G01M1/30, опубл. 30.01.94). В об’єкті, що заявляється, і обраному прототипі збігаються такі суттєві ознаки. Обидва пристрої містять два встановлених співвісно та скріплених між собою циліндричні корпуси для закріплення нахиленого шліфувального круга, коригувальні вантажі для зрівноважування моментного дисбалансу, які встановлені в циліндричних корпусах по обидва боки від нахиленої частини шліфувального круга. Одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. Наявність у пристрої за прототипом камер для заповнення рідиною, приймачів рідини, які виконані у вигляді кільцевих канавок та з’єднані кожний каналом зі своєю камерою і розміщеними між камерами та встановленими нерухомо гідророзподільниками, наявність датчика коливань (19) UA (11) 90770 (13) C2 (21) a200807948 (22) 12.06.2008 (24) 25.05.2010 (46) 25.05.2010, Бюл.№ 10, 2010 р. (72) СТАЛІНСЬКИЙ ДМИТРО ВІТАЛІЙОВИЧ, СИЗИЙ ЮРІЙ АНАТОЛІЙОВИЧ, ПІРОГОВ ОЛЕКСАНДР ЮРІЙОВИЧ (73) УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВОТЕХНІЧНИЙ ЦЕНТР З ТЕХНОЛОГІЇ ТА ОБЛАДНАННЯ, ОБРОБКИ МЕТАЛІВ, ЗАХИСТУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ВИКОРИСТАННЯ ВТОРИННИХ РЕСУРСІВ ДЛЯ МЕТАЛУРГІЇ ТА МАШИНОБУДУВАННЯ "ЕНЕРГОСТАЛЬ" (56) RU 2006804 C1; 30.01.1994 SU 1610340 A1; 30.11.1990 GB 2319197 A; 20.05.1998 FR 2322367; 25.03.1977 SU 1753315 A1; 07.08.1992 JP 60186370 A; 21.09.1985 3 90770 ускладнює конструкцію пристрою для балансування нахиленого шліфувального круга, особливо при здійсненні балансування в процесі шліфування при спрацюванні шліфувального круга. В основу об’єкта, що заявляється, поставлено задачу створити такий пристрій для балансування нахиленого шліфувального круга, в якому удосконалення шляхом введення нової сукупності елементів дозволить при використанні об’єкта, що заявляється, забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у спрощенні конструкції пристрою для балансування нахиленого шліфувального круга в процесі його спрацювання. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій для балансування нахиленого шліфувального круга містить два встановлених співвісно та скріплених між собою циліндричних корпуси для закріплення нахиленого шліфувального круга, коригувальні вантажі для зрівноважування моментного дисбалансу, які встановлені в циліндричних корпусах по обидва боки від нахиленої частини шліфувального круга. Відмітною рисою пристрою, що заявляється, є те, що кожний коригувальний вантаж виконаний у вигляді пари коригувальних вантажів. При цьому коригувальні вантажі в кожній парі встановлені з можливістю регульованого кутовогопереміщення в протилежні боки по кільцевим канавкам, які виконані на бічній Мс= (R 2 gr 2 rgr ) h 2 R gr rgr 2 2 (d arccos (R2 b r2 ) h Mc R r 2 b 2 2 (d h ) 2 2 (R 4 r 4 ) tg b - момент, 8 що створюється при обертанні нахиленою частиною круга щодо осі, яка перпендикулярна осі обертання круга та яка проходить через точку, що перебуває в середині розмаху хитання круга при його обертанні; B ; tg 2 R Rgr - відстань зовнішньої поверхні коригувальних вантажів від осі обертання нахиленого шліфувального круга; де: Мс= 1R поверхні кожного циліндричного корпусу по обидва боки нахиленого шліфувального круга. Спосіб балансування нахиленого шліфувального круга, який реалізується на пристрої, що заявляється, включає закріплення нахиленого шліфувального круга між двома циліндричними корпусами, попереднє та наступне зрівноважування моментного дисбалансу шляхом регульованого переміщення коригувальних вантажів, розташованих у зазначених циліндричних корпусах по обидва боки нахиленого шліфувального круга. Спочатку при попередньому зрівноважуванні моментного дисбалансу здійснюють регульоване переміщення двох пар коригувальних вантажів у протилежні боки по відповідним кільцевим канавкам, які виконані на бічній поверхні кожного циліндричного корпусу по обидва боки нахиленого шліфувального круга. Розміри коригувальних вантажів, їхні маси та кут а, що визначає кутовий розмір кожної пари вантажів щодо вертикальної площини, яка проходить через вісь обертання нахиленого шліфувального круга та на яку торці цього круга проектуються в прямі лінії, при цьому коригувальні вантажі перебувають на найбільшій відстані від нахиленої частини круга і доторкаються один до одного внутрішніми бічними поверхнями, визначають спочатку згідно з рівнянням: h ) cos 2 2 потім шляхом регульованого кутового переміщення коригувальних вантажів у кожній парі в протилежні боки на кут у щодо вертикальної площини, яка проходить через вісь обертання нахиленого шліфувального круга та на яку торці цього круга проектуються в прямі лінії, здійснюють попереднє зрівноважування моментного дисбалансу для початкової поточної величини зовнішнього радіуса нахиленого шліфувального круга. Наступне зрівноважування моментного дисбалансу здійснюють періодично залежно від величини спрацювання 4 (1) нахиленого шліфувального круга шляхом регульованого кутового переміщення коригувальних вантажів у кожній парі в протилежні боки на кут у щодо вертикальної площини, яка проходить через вісь обертання нахиленого шліфувального круга та на яку торці цього круга проектуються в прямі лінії. При цьому кут у, що визначає кутове переміщення коригувальних вантажів залежно від поточної величини зовнішнього радіуса нахиленого шліфувального круга, визначають зо формулою: (2) rgr - відстань внутрішньої поверхні коригувальних вантажів від осі обертання нахиленого шліфувального круга; - кутовий розмір кожного з коригувальних вантажів відносно вертикальної площини, яка проходить через вісь обертання нахиленого шліфувального круга та на яку торці цього круга проектуються в прямі лінії; h - розмір коригувальних вантажів вздовж осі обертання нахиленого шліфувального круга; 1 - густина матеріалу коригувальних вантажів; 2 - густина матеріалу нахиленого шліфувального круга; 5 - задана кутова швидкість обертання нахиленого шліфувального круга; d - відстань від середини канавки до площини перпендикулярної осі нахиленого шліфувального круга та осі, яка проходить через середину розмаху осциляційного руху круга при його обертанні; R - радіус нахиленого шліфувального круга; Rb - поточна величина радіуса нахиленого шліфувального круга; В - висота нахиленого шліфувального круга; r - зовнішній радіус циліндричного корпусу; - число «пі». При використанні об’єкта, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у спрощенні конструкції пристрою для балансування нахиленого шліфувального круга в процесі його спрацювання. Між ознаками об’єкта, що заявляється, та технічним результатом, який досягається, існує такий причинно-наслідковий зв’язок. Виконання кожного коригувального вантажу у вигляді пари коригувальних вантажів та встановлення коригувальних вантажів в кожній парі з можливістю регульованого кутового переміщення в протилежні боки по кільцевим канавкам, які виконані на бічній поверхні кожного циліндричного корпусу по обидва боки нахиленого шліфувального круга, спрощує балансування нахиленого шліфувального круга в процесі його спрацювання завдяки тому, що тепер не потрібна зміна коригувальних мас шляхом багаторазового впорскування рідини від стаціонарного гідророзподільника у відповідні камери, а також визначення ефективності подачі рідини для фінішного балансування моментного дисбалансу нахиленого шліфувального круга за даними датчика коливань. Суть пристрою для балансування нахиленого шліфувального круга, що заявляється, пояснюється за допомогою графічних матеріалів, на яких зображено: на Фіг.1 - осьовий розріз вузла кріплення нахиленого шліфувального круга; на Фіг.2 - вид по стрілці В на Фіг.1; на Фіг.3 - графіки залежності максимального і мінімального кутового переміщення коригувальних вантажів залежно від зміни зовнішнього радіуса нахиленого шліфувального круга при його спрацюванні. На наведених кресленнях позиціями позначені такі елементи: 1 - циліндричний корпус; 2 - циліндричний корпус; 3 - нахилений шліфувальний круг; 4 - болт; 5 - болт; 6 - кільцева канавка; 7 - кільцева канавка; 8 - пара коригувальних вантажів; 9 - пара коригувальних вантажів; 10 - коригувальний вантаж; 11 - коригувальний вантаж; 12 - повзунок; 13 - повзунок; 14 - шпиндель шліфувального верстата. 90770 6 Пристрій для балансування нахиленого шліфувального круга містить (Фіг.1 і Фіг.2) два встановлених співвісно та скріплених між собою циліндричних корпуси 1 і 2 для закріплення нахиленого шліфувального круга 3. Циліндричні корпуси 1 і 2 скріплені болтами 4 і 5. На циліндричних корпусах 1 і 2 є кільцеві канавки 6 і 7 відповідно. В кільцевій канавці 6 розташовується пара коригувальних вантажів 8, а в кільцевій канавці 7 - пара коригувальних вантажів 9. Пара коригувальних вантажів 8 складається з двох окремих коригувальних вантажів 10 і 11. Кожний коригувальний вантаж кріпиться гвинтом до свого повзунка: коригувальний вантаж 10 - до повзунка 12, а коригувальний вантаж 11 - до повзунка 13. Пара коригувальних вантажів 9 виконана аналогічно парі коригувальних вантажів 8. Обидві кільцеві канавки 6 і 7 розташовані на однаковій відстані d вздовж осі нахиленого шліфувального круга 3 від площини перпендикулярної осі круга, яка проходить через середину розмаху осциляційного руху круга при його обертанні, тобто через точку О (Фіг.1). Балансування нахиленого шліфувального круга на пристрої, що заявляється, в процесі його роботи здійснюється так. При попередньому зрівноважуванні моментного дисбалансу здійснюють регульоване переміщення двох пар коригувальних вантажів у протилежні боки по відповідним кільцевим канавкам, які виконані на бічній поверхні кожного циліндричного корпусу по обидва боки нахиленого шліфувального круга. Розміри коригувальних вантажів в кожній з пар коригувальних вантажів, наприклад 10 і 11 в парі коригувальних вантажів 8, розраховують та призначають за умови, що коригувальні вантажі створюють згинальний момент при обертанні шпинделя верстата щодо осі, яка проходить через точку О та перпендикулярна площині креслення Фіг.1, дорівнює моменту, що створюється в протилежному напрямку нахиленою частиною шліфувального круга, тобто за умови (1). Потім шляхом регульованого кутового переміщення коригувальних вантажів у кожній парі в протилежні боки на кут 1 (Фіг.1) щодо вертикальної площини, що проходить через вісь обертання нахиленого шліфувального круга 3 та на яку торці цього круга проектуються в прямі лінії, здійснюють попереднє зрівноважування моментного дисбалансу для початкової поточної величини зовнішнього радіуса R нахиленого шліфувального круга. Наступне зрівноважування моментного дисбалансу здійснюють періодично залежно від величини спрацювання нахиленого шліфувального круга шляхом регульованого кутового переміщення коригувальних вантажів у кожній парі в протилежні боки на кут 2 (Фіг.1). При цьому кут , що визначає кутове переміщення коригувальних вантажів залежно від поточної величини зовнішнього радіуса нахиленого шліфувального круга, визначають за формулою (2). Вибір і розрахунок розмірів коригувальних вантажів Rrg, rrg, h і здійснюєть в положенні коригувальних вантажів, коли вони в кожній парі доторкаються своїми бічними сторонами в площині А-А (Фіг.2). Величину Rgr вибирають трохи меншою, ніж Ru, де Ru - гранично припустимий радіус спрацю 7 90770 вання круга. У наведеному кресленні на Фіг.1 і 2 R=150мм, Ru=125мм і Rgr=120мм. Товщину вантажу h і його висота (Rgr-rgr) вибирають конструктивно, відповідно до умов зручності та надійності кріплення вантажу до повзунка. У наведеній конструкції h=20мм, Rgr-rgr=20мм, тобто rgr=Rgr20=120-20=100мм. Відстань d канавок від площини А-А (Фіг.2) вибирають конструктивно, у розглянутому прикладі d=40мм. Останній параметр вантажу - кут (Фіг.2) визначають розрахунковим шляхом. У положенні, коли коригувальні вантажі в кожній парі доторкаються своїми бічними сторонами в площині А-А (Фіг.2), положення вантажів 8 щодо цієї площини визначається кутом . Кут 2 обчислюють за рівнянням (2) з підстановкою . 2 У прикладі розрахунку кута , виконаному за допомогою персонального комп’ютера у пакеті прикладних програм Mathcad-2000, вихідні дані для розрахунку наведені на перших двох рядках та при розрахунку моменту Мс прийнято що: B , 2 R 1: = 2600 2: =7800 h: =0.02 d: =0.04 Rgr: =0.12 : =266 В: =0.02 r: =0.114 tg Rgr2 Mgr : a 2 (R 4 r 4 ) 16 R 1 Mc : rgr2 2 Rgr 2 :=root Mc =0.12 1 := h B2 180 Mc = 32.5 rgr := 0.1 Rgr rgr 2 rgr 2 1 = 6.98 R : =0.15 2 h 1 2 d h 2 cos Rgr rgr 2 d 2 := Rgr := 0.17 2 h , 2 1 = 1.46 10-2 i := 0…10 Rb . : 0.15 i 0.0025 1 Mc(rb) : 1 2 (Rb 4 r 4 ) 16 R Mc (Rb ) Rgr h 2 (Rb ) : a cos Rgr 2 rgr 2 2(Rb ): 180 a cos Rgr 2 3(Rb ): 180 rgr 2 a cos Rgr 2 B2 rgr 2 rgr 2 2 Mc (Rb ) 2 Rgr rgr h 2 2 Mc (Rb ) 2 Rgr rgr h 2 2 1(Rb) : h d 2 2 (Rb) h 2 d 2 180 d У вищенаведеному прикладі розрахунку кута а нижче формули та результату розрахунку Mс (Mc h 2 = 32,5Hм) наведена формула розрахунку моменту, який створюється коригувальними вантажами. 9 90770 Нижче цієї формули в рядок наведений запис команд для програми вирішення рівняння (1) щодо кута а. Нижче цього рядка наведений результат розрахунку =0,12 радіан або =6,98град. При цьому довжина дуги на радіусі Rgr буде дорівнювати 0,0146м=14,6мм. Таким чином, отримані всі розміри коригувальних вантажів. Якщо при розрахунку кутовий розмір кожного з коригувальних вантажів буде дуже малий, що створить труднощі для кріплення вантажу до повзунка, то треба зменшити h або збільшити rgr і знову перерахувати , домагаючись величини, прийнятної для кріплення вантажу до повзунка. В процесі шліфування нахилений шліфувальний круг спрацьовується і момент Мс, який створюється його нахиленою частиною, зменшується. Тому для відповідного зменшення моменту, який створюється коригувальними вантажами, їх треба розводити на кут 2 (Фіг.2). Кут 2 розраховують залежно від Rb - поточної величини радіуса нахиленого шліфувального круга. Розрахунок кута здійснюється за формулою (2). Після вищенаведеного розрахунку для розглянутого приклада за формулою (2) залежно від величини Rb величини (Rb) виведена на кресленнях в градусах. Точність компенсації моменту, який створюється нахиленим шліфувальним кругом, варто обмежити реальною величиною. Такою величиною може бути точність у 10% від моменту для середньої величини радіуса нахиленого шліфувального круга – Rcp. У розглянутому прикладі при 0,15 0,125 R cp 0,1375 , Мсср приблизно дом 2 рівнює 20Нм. Прийнявши погрішність компенсації Rb, мм , град 150 20 146,5 36 143,3 46 Величини кутів , що визначають кутове переміщення коригувальних вантажів залежно від поточної величини зовнішнього радіуса нахиленого шліфувального круга Rb і відповідні величини цього радіуса, маркують на циліндричних зовнішніх поверхнях корпусів 1 і 2 рисками з написом величин кута . При першій зборці нахиленого шліфувального круга з корпусами 1 і 2, у канавки корпусів заводять коригувальні вантажі з повзунками в довільному кутовому положенні. Корпуси 1 і 2 попередньо скріплюють болтами 4 і 5, а корпус 2 встановлюють на шпиндель шліфувального верстата 14. На циліндричних зовнішніх поверхнях корпусів точно в протилежних радіальних напрямках відзначені кути = 0°. Провертаючи нахилений шліфувальний круг між корпусами 1 і 2, виставляють його так, щоб відстань від торця круга до корпусу в місці, де = 0°, була б максимальною. Після цього корпуси 1 і 2 остаточно скріпляють болтами 4 і 5. Коригувальні вантажі 10 і 11 у парі коригувальних вантажів 8 встановлюють на повзунках 12 і 13 в кутове положення, що відповідає куту =20°, 10 моментного дисбалансу =0,1•Мсср=2Н•м, можна побудувати графіки максимально 3(Rb) і мінімально 2(Rb) припустимих величин кута у розведення вантажів залежно від радіуса нахиленого шліфувального круга. Зображені на Фіг.3 графіки 1(Rb), 2(Rb) і 3(Rb) дозволяють визначити максимальне та мінімальне кутове переміщення коригувальних вантажів залежно від зміни зовнішнього радіуса нахиленого шліфувального круга при його спрацюванні. В початковому положенні нахиленого шліфувального круга для точної компенсації моменту при його обертанні коригувальні вантажі, згідно з розрахунками, потрібно розвести на кут =3,49° від площини А-А. З урахуванням припустимої погрішності балансування у начальному положенні коригувальні вантажі обох пар 8 і 9 можуть бути розведені на кут =20° (Фіг.2). У такому положенні коригувальні вантажі залишаються доти, доки шліфувальний круг не спрацюється до Rb=0,1465м. При цьому значенні Rb коригувальні вантажі розводять на кут 2=36°.У цьому положенні коригувальні вантажі перебувають до досягнення величини Rb=0,1435м, після чого їх розводять на кут 46° і так далі. З урахуванням вищевикладеного, як приклад, може бути складена таблиця величин кута у, за якою визначають кутове переміщення коригувальних вантажів залежно від поточної величини зовнішнього радіуса нахиленого шліфувального круга Rb. 140 55 136 63 132 70 127 77 тобто у початкове положення для нового спрацьованого круга, і, затягуючи гвинти кріплення коригувальних вантажів до повзунків, фіксують їх у канавках корпусу в цьому положенні. Аналогічно вставстановлюють коригувальні вантажі в парі вальних вантажів 9. Розташування коригувальних вантажів на зовнішній циліндричній частині корпусів забезпечує (при відкритій кришці кожуха нахиленого шліфувального круга) вільний доступ до цих коригувальних вантажів для здійснення необхідного регульованого кутового переміщення. В процесі експлуатації нахиленого шліфувального круга оператор, періодично визначає поточну величину радіуса нахиленого шліфувального круга Rb і, відповідно до таблиці, за якою визначають кутове переміщення у коригувальних вантажів залежно від поточної величини зовнішнього радіуса нахиленого шліфувального круга Rb, переміщує коригувальні вантажі в кожній парі коригувальних вантажів 8 і 9 на відповідні кути у, які позначені на циліндричних зовнішніх поверхнях корпусів 1 і 2. 11 90770 12 13 90770 14 15 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 90770 Підписне 16 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601