Устройство для пневмодинамического упрочнения изделий

 

Изобретение относится к пневмодинамическому упрочнению изделий, например, шариками и может быть использовано в машиностроении при упрочняющей обработке материала или изделий. Цель изобретения - повышение качества упрочнения и надежности работы устройства. Устройство содержит полый корпус 1 с коаксиально установленным в нем соплом 2, между стенками которых образован канал 7 для возврата шариков. В донной части корпуса 1 выполнен центральный канал 4 для подвода сжатого воздуха, который в месте пересечения с поверхностью углубления 3 образует выступ. Сопло 2 установлено с возможностью перемещения вдоль корпуса посредством гайки 9 и в продольном сечении ее внутренняя поверхность 6 имеет параболическую форму. Входной торец сопла 2 выполнен закругленным. Внутренняя боковая поверхность корпуса 1 выполнена в виде сужающейся к донной части конической поверхности с углом при вершине конуса, равным 30...60°, плавно переходящей в донной части корпуса в углубление 3 радиусом, равным 0,25...0,35 высоты конической поверхности. 1 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 В 24 С 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4341888/25-08 (22) 10.12.87 (46) 07.09.90. Бюл. М 33

f (71) Институт черной металлургии

° (72) И,Г.Узлов, П.Ф.Миронов, Н.Г.Мирошниченко, Ю.В,Андреев, Г.В,Левченко, М.В.Кузьмичев и И.А.Лысогор (53) 621.924.9 (088Я) (56) Авторское свидетельство СССР

М 520235, кл. В 24 С 3/08, 1976.

„„Я2„„1590359 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПНЕВМОДИНАМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к пневмодинамическому упрочнению изделий, например, шариками и может быть использовано в машиностроении при упрочняющей обработке материала и иэделий. Цель изобретения— повышение качества упрочнения и надежности работы устройства. Устройство содер1590359

10

40 ит полый корпус 1.с коаксиально установенным в нем соплом 2, между стенками которых образован канал 7 для возврата аариков, В донной части корпуса 1 выполнен центральный канал 4 для подвода сжатого воздуха, который в месте пересечения с поверхностью углубления 3 образует выступ. Сопло 2 установлено с возможностью перемещения вдоль корпуса посредством гайки 9 и в продольном сечении ее внутренИзобретение относится к пневмодина мическому упрочнению иэделий, например,, шариками и может быть использовано в ма, шиностроении при упрочняющей обработке материала или иэделий, Целью изобретения является повышение качества упрочнения и надежности ра, боты устройства.

На чертеже представлено устройство,, продольный разрез.

Устройство содержит полый корпус 1, внутри которого коаксиально установлено сопло 2: Внутренняя боковая поверхность корпуса 1 выполнена в виде сужающейся к донной части корпуса конической поверхности с углом при вершине конуса а = 30-60О, плавно переходящей в донной части корпуса в углубление 3 радиусом, равным r=0,25-0,35 высоты конусной поверхности Н, Длина сопла 2 выбирается в зависимости от . 20 диаметра 4 канала 4 для подвода сжатого воздуха и равняется L = (20 — 25)d (для диаметра канала 410 мм L=25d; для д 10 мм

L = 20d). Канал 4 выполнен в центре донной части корпуса 1 и в месте пересечения с поверхностью углубления 3 образует выступ, В верхней части сопла 2 по всему периметру выполнен криволинейный козырек

5, радиус которого R -0,6-0,7Н, а выходной торец сопла для обеспечения высокой степени эжекции выполнен закругленным эквидистантно криволинейной поверхности углубления 3 радиусом r.

Внутренняя поверхность 6 сопла, образующая зону разгона, выполнена в своем продольном сечении параболической. Кольцевой зазор (канал) 7 для отвода шариков из зоны обработки образован внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью козырька 5 сопла 2, В верхней части корпуса расположена сетка 8, армированная листом по окружности, для стравливания отработанного воздуха. Для регулирования зазора между эквидистантными поверхностями сопла 2 и углубления няя поверхность 6 имеет параболическую форму, Входной торец сопла 2 выполнен закругленным. Внутренняя боковая поверхность корпуса 1 выполнена в виде сужающейся к донной части конической поверхности с углом при вершине конуса, равным 30-60О, плавно переход щей в донной части корпуса в углубление 3 радиусом, равным 0,25-0,35 высоты конической поверхности. 1 ил., 1 табл.

3 корпуса на участке эжекции в зависимости от диаметра применяемых шариков предназначена гайка 9, удерживаемая четырьмя фиксаторами 10, расположенными под углом 90 по периметру корпуса.

При использовании шариков двух размеров устройство содержит два приемника

11 и 12, две заслонки 13 и 14 и две диафрагмы 15 и 16, которые выполнены трех- или более лепестковыми.

Устройство в случае использования шариков одного диаметра работает следующим образом.

Партию шариков засыпают в зазор 7 между корпусом 1 и козырьком 5 примерно на 1/3 высоты конусной поверхности. Такой объем шариков обеспечивает свободный проход их от наклонной плоскости корпуса до удара об обрабатываемую деталь при установившемся рабочем процессе. исключая таким образом скапливание шариков на участке эжекции. Деталь 17 устанавливают на сетку 8 и накрывают резиновым ковриком 18 для исключения выброса шариков из рабочего пространства. В подводящий канал 4 подают сжатый воздух под давлением

0,4 — 0,5 МПа. Под действием эжекции шарики попадают в зону разгона сопла 2, где подхваченные воздушной струей разгоняются и, вылетая из сопла, упрочняют обрабатываемую поверхность детали 17.

При работе устройства на двух диаметрах шариков в приемник 11 засыпают шарики диаметром d<, в приемник 12 — шарики диаметром dz. При использовании шариков диаметром d< необходимо поднять заслонку

13, после чего полностью открыть диафрагму 15 и частично диафрагму 16, Шарики диаметром б из приемника 11 попадают на козырек 5, на внутреннюю поверхность корпуса и дальше на участок эжекции данной части корпуса 1, После подачи сжатого воздуха в подводящий канал 4 происходит рабочий процесс, как в случае работы устройства с шариками одного диаметра по

1590359

15

55 описанному принципу, В конце работы плавное закрытие диафрагмы 15 способствует скоплению шариков диаметром d> в приемнике 11. После полного сбора шариков диаметром d в приемнике 11 заслонка

13 опускается. Для использования шариков диаметром б2 полностью открывают диафрагму 16, частично диафрагму 15 и поднимают заслонку 14, Шарики диаметром dg попадают на козырек 5, на внутреннюю поверхность корпуса и дальше на участок эжекции. После подачи сжатого воздуха в подводящий канал 4 происходит рабочий процесс по описанному принципу. 8 конце работы плавное закрытие диафрагмы 16 способствует скоплению шариков диаметром dz в приемнике 12. После полного сбора шариков диаметром dz в приемнике 12 заслонку 14 опускают. Во время пуска шарики лавинообразно устремляются в сопло, освобождая при этом участок эжекции. В процессе работы устройства отработанные шарики, отскочив от обрабатываемой поверхности, попадают на козырек 5, который направляет шарики на верхнюю зону наклонной плоскости корпуса. При движении шариков по этой плоскости ими приобретается энергия, равная

W=mg Н, где m — масса одного шарика;

Н вЂ” высота .конической поверхности корпуса.

При попадании шариков на участок эжекции они получают дополнительный импульс энергии (W эжекции), пропорциональный разности создаваемых Давлений, Ввод шариков в зону разгона сопла сопровождается дальнейшим приростом энергии за счет кинетической энергии струи сжатого воздуха (W разгона сопла), После прекращения подачи сжатого воздуха шарики скапливаются на участке эжекции. Обрабатываемая деталь заменяется на новую и цикл повторяется.

Уменьшение угла аконусной поверхности корпуса менее 30 исключает гарантированное попадание шариков в верхнюю зону наклонной плоскости (частично шарики будут попадать на центральную часть наклонной плоскости). что препятствует полному разгону шариков при прохождении по наклонной плоскости. Увеличение угла конусной поверхности более 60 не способствует приобретению шариками максимально возможной скорости при прохождении ими наклонной плоскости. Выход угла конусной поверхности за указанные пределы уменьшает скорость разгона шариков при входе в участок эжекции, что снижает общую эффективную скорость и приводит к ухудшению

50 качества обрабатываемой поверхности.

Уменьшение радиуса на участке эжекции углубления 3 ниже 0,25 высоты конусной поверхности способствует попаданию шариков (диаметром свыше 2 мм) в подводящий канал 4 после прекращения подачи сжатого воздуха, что приводит к забиванию подводящего канала, Увеличение радиуса на участке эжекции свыше 0,35 высоты конусной поверхности затрудняет выполне- ние плавного перехода от наклонной поверхности корпуса к зоне разгона сопла, что приводит к частичному скоплению шариков (диаметром менее 2 мм) на участке эжекции. Выход радиуса за указанные пределы приводит к заклиниванию шариков и нестабильной работе устройства.

Улучшение качества обрабатываемых изделий достигается благодаря использованию предлагаемой конструкции. При этом подача шариков в зону разгона происходит по касательной к оси сопла со скоростью V>; приобретенной шариками при прохождении конусной поверхности, к которой прибавляется скорость V2, полученная шариками от эжекции на участке углубления 3, и скорость струи сжатого воздуха Чз в зоне разгона сопла.

Таким образом скорость шариков максимально приближается к скорости воздушного потока и в момент удара в общем виде будет равна удара = 1 + V2 + ЧЗ Чпотерь.

Этим достигается увеличение энергии удара шариков об обрабатываемую поверхность при сохранении длины зоны разгона.

-Увеличение же длины зоны разгона нецеле. сообразно, поскольку происходит снижение скорости удара за счет возрастающих по-теРь т потерь. Повышение эффективной скорости шариков увеличивает как глубину, так и степень наклепа, что несомненно улучшает качество обрабатываемых изделий.

Предотвращение заклинивания потока шариков достигается за счет подачи их в зону разгона по всему периметру устройства, а не по вертикальному пазу, как в прототипе, а также за счет плавного регулирования зазора между зквидистантными поверхностями сопла 2 и корпуса 1 на участке эжекции углубления 3 при использовании шариков различного диаметра.

Кроме этого, предлагаемое устройство ликвидирует операцию ручной перегрузки шариков после окончания работы и постоян-. но находится в рабочем состоянии.

Пример. Устройство изготовили и опробовали на натурных образцах стержневой арматуры класса А-П диаметром 10 мм из стали марки В Ст 5 сп,2, 1590359

Формула изобретения

Составитель В,Красов

Редактор С.Пекарь Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Заказ 2607 тир 610 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Эффективность работы устройства проверяли на сравнении шести партий образцов: I — обработка на известном устройстве;

П-Ч! — обработка на изготовленном устройстве с различными углами при вершине 5 внутренней конусной поверхности ct корпуса 1.

Результаты замеров глубины наклепанного слоя, определенных рентгеновским методом, и сравнительных усталостных 10 испытаний образцов приведены в таблице.

Испытание изготовленного предлагаемого устройства с радиусами r на участке зжекции 0,20; 0,25; 0,35 и 0,40 высоты конус-ной поверхности показало следующее: ста- 15 бильную работу устройства с радиусами

0,25 и 0,35 высоты конусной поверхности; в ," устройстве с радиусом 0,20 высоты конусной поверхности происходило заклинива-! ние из-за попадания шариков между 20 циклами работы в подводящий канал; в устройстве с радиусом 0,40 высоты конусной поверхности происходило частичное эаклинивание иэ-за скопления шариков в участке эжекции. 25 !

Устройство для пневмодинамического упрочнения изделий, например, шариками, содержащее полый корпус с коаксиально устанрвленным в нем соплом, между стенками которых образован канал для возврата шариков и центральный канал для подвода сжатого воздуха, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества упрочнения и надежности работы, сопло установлено с возможностью перемещения вдоль корпуса, выполнено параболическим в продольном сечении и с закругленным входным торцом, а внутренняя боковая поверхность корпуса выполнена в виде сужающейся к донной части конической поверхности с углом при вершине конуса 30 — 60О, плавно переходящей в донной части корпуса в углубление радиусом, равным 0,25 — 0,35 высоты конической поверхности, при этом . центральный канал для подвода сжатого воздуха расположен в донной части корпуса и образует в месте пересечения с поверхностью упомянутого углубления выступ,