Шпиндель станка для зачистки литья

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в литейных и обрубных цехах при зачистке литья. Цель изобретения - повышение производительности за счет увеличения скорости абразивного круга без уменьшения его запаса прочности. Абразивный круг 2 установлен на траверсе 3, закрепленной на оси 4 с возможностью вращения. На валу 10 шпинделя , на котором находится абразивный круг с приводом от электродвигателя 11, имеется участок, на который надето электроизолированное кольцо 12, соединенное с приводом, в пазах 13. Индуктор 14 охватывает в форме рамки участок вала абразивного круга и соединен приводами 15 со щитом литания. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (l Ц (я)з 8 24 8 45/ОО. 27/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4496993/08 (22) 21.10.88 (46) 07.10,91. Бюл. f4 37 (71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (72) M.Я,Бровман и В.С.Васин (53) 621.924.02 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1303385, кл. В 24 В 45/00, 1984, (54) ШПИНДЕЛЬ СТАНКА ДЛЯ ЗАЧИСТКИ

ЛИТЬЯ (57) Изобретение относится к машинострое- ° нию и может быть использовано в литейных и обрубных цехах при зачистке литья. Цель изобретения — повышение производительности за счет увеличения скорости абразивного круга без уменьшения его запаса прочности. Абразивный круг 2 установлен на траверсе 3, закрепленной на оси 4 с возможностью вращения, На валу 10 шпинделя, на котором находится абразивный круг с приводом от электродвигателя 11, имеется участок, на который надето электроиэолированное кольцо 12. соединенное с приводом, в пазах 13. Индуктор 14 охватывает в форме рамки участок вала абразивного круга и соединен приводами 15 со щитом питания.

4 ил.

Изобое-Гение о сносится к машиностроению и может быть использовано в литейных и обрубных цехах при зачистке литья.

Изобретение имеет целью обеспечить повышение производительности за счет увеличения скоросги абразивного круга без уменьшения его запаса прочности, Н8 фиГ, 1 покэзэн cTHHGK, ОбЩий Вид, на фиг. 2 — разрез АА на фиг. 1; на фиг. 3— разрез Б-Б на фиг. ": на фиг. 4 -- эпюры напряжений в абразивном круге, Зачистке подвергается литое иэделие 1, станок включает абразивный круг 2, установленный на траверсе 3, закрепленной на оси 4 с возможностыс вращения вокруг нее с приводом через зубчатую шестерню 5 от двигателя 6, Ось и привод поворота траверсы установлены на колонне 7, ОГ1ертОЙ на плиту-основание 8. Привод поворота траверсы осуществляется через шестерню 9, На валу 10 шпинделя, на котором находится абразивный круг с приводом GT электродвигателя 11, имеется участок вала, на которь>Й надето электроизолированное кольцо 12, соединенное с приводом в пазах 13, Ток наводится индуктором 14, охватывающим в форме рамки участок Вала абразивного круга, и соединенного проводами 15 с щитом

f6 питания, В сВОю Очередь, соединенным с генератором (например, токов промышленной или Высокой чэстоты). проВода 17, расположены в керамиче=ких или иных геплои электроизолирующих подкладках 18.

Шпиндель станка работает следу:ощим образом, К зачищаемой отливке 3 подводят абразивный круг 2, вращал траверсу 3 на Оси 4 с шестерней 5. Поварог траверсы осу>цествляют регулируемым элек:родвигателем 6, укрепленным на кол<и :не 7, опертой нэ плиту-Основание 8, От двигателя 6 вращение через шестерню 9 передается шестерне 5, что обеспечивает поворот траверсы 3, До соприкосновения круга 2 с поверхностью отливки 1 указанный круг "осью шпинделя приводят во вращение электродвигателем

11 (обычно мощностью 30 — 50 КВТ). На оси надето электроизолированное GT оси (c внутренним покрытием) кольцо 12 (например, из меди), соединенное с приводами,,ЦО начала зачистки Вклк чают ток в индукторе

14 через провода !5 от щита 16 питания, В проводах 17, как и в кольце 12, индуктор возбуждает переменные токи, которые нагревают сами эти провода (выполненные, например, из нихрома) и участки Внутренней поверхности абразивного круга 2. Керамические проклэдк и 18 защища>от От на> реВЭ Вал 10 (нэша цель наГpeBBTb IGверхносгь абразивно|о круга, поверхнссть

С на фиг. 3, а не вал 10 и;-,е кол-: с которое лучше выполнить иэ меди).

На фиг. 3 показан пример Г четырьмя продольными пазами на по--."=ð,",I Gñ и вала

5 10, Но можно выполнить и большее число таких пазов (6, 8, 12 и т,д.) для б лее равномерного нагрева внутренней пс Верхчости абразивного круга 2, Можно выполни-,ь эти пазы 13 не продольнь.ми, параллельными

10 оси вала 10, а по винтовым линиям (наклонно коси вала 10), при этом в винтовых пазах на изолирующих прокладках 18 будут расположены нагревательные -.IpîâGäà 1I i.,Ãåíeратор тока на черте>кэх не гюказан, так кэк

15 его исполнение не является существенным, а наГреВэтель можно Выполнить не Обязательно индукционным. Можн подвести тОк K наГревателю GT сети и peMeHHG! тока через ще ки и токосьемн:„"ки (для тока

20 напряжением 220 В, частотой 50 Гц) либо располо>кить на валу 10 дополнительный генератор для питания нагревателя (зэ счет вращвния двигателем 11). Известно, что при вращении диска наружным радиусом в и

25 внутренним а с угловой скоростью в в нем возникают растягивающие напряжения от центробежных сил. Тангенциальные напряжения о при этом равны

1+ЭЧ Г2 гдер — плотность материала круI=, g — ускорение силы тяжести;

f — переменный радиус;

V — коэффициент Пуансона.

Напряжение о по мере увеличения радиуса монотон IG убывает GT Величины

4д (3,+ / ) Ц2 1 ° а2

У . 4 q „3+V .2

G при Г =-. э, до (3+ v) ЯУ

А 0" 7т (—;> — — — — ) Я,)

45 ъ ч g + 3/

ПРИ Г =- t>, где U -- u>b — окружная скорость абразивного диска.

На фиг, 4 линия 1 хэрактеризуе.r 0 эпю у напряжений при/>4 10 кг/см

-з, з

4 10 кГ/м ;ю= 300 с " (30 f10 G б /„:, и H 2

Ь = 0„4 м; э ==О,? м. Lf=-.120мlс (а>b== 300 0,4): Ч =- 0,3,—:= 0,25.; g -- 9,8 м/С2

4 10 1Ы2, „, 2.7

+ 0,0625, = 13,5 MI I,а, 1882150

При величине предела прочности на растяжение ов = 100 МПа и необходимости двухкратного запаса допускаемое напряжение равно 0,5 ob = 50 МПа и выбранный режим работы машины является предельным, увеличить скорост круга свыше и = 300 с недопустимо. Опасной зоной является участок у внутренней поверхности круга, где напряжение в 3,7 раз выше, чем на его наружной поверхности.

Напряжения радиальные на внутренней и на наружной поверхности равны нулю, поэтому интенсивность тензора напряжений, определяемых либо величиной (О - CTr), либо (4 + о2 — cTг cog, при r = а и r = 8 >, совпадают с оа (при о „= 0), B случае нагрева диска, определяемого функцией t(r) (t — температура), в абразивном диске возникнут термические напряжения. Если принять перепад температуры между поверхностью r = а (где на диск действует нагрев) и r = Ь (наружной поверхностью) и степенное распределение температуры по закону

t(r) = — Ai—

r"

П (условно температуру при г = а будем считать равной нулю, n — постоянная), Тогда термические напряжения равны

CT—

6.

П+2(+2) 2 2(2)

Ь вЂ” а г

Ь r

При г = а напряжение равно, 6, -Ы,, (-ез (гг, ),ц-, ) f" 5 ч"

«2 а при n = 2 cTr! = — О 5 E cTAt(1 — — ) . (3)

J $ ь2

При r = Ь напряжение равно гр Q g7 rl+2.

+g = F/lit((I g ) 2 г (1 fl) 1) а при и = 2о = 0,75 Е а Лt (1 — З вЂ” ) (4)

2g

- 4 ь2

Суммарное напряжение на внутренней поверхности, следуя (1) и (3), равно (ст;,„+ сг,), а на наружной, следуя (2) и (4), (о;+сЯ.

Поскольку о;; <О, то видно, что нагрев внутренней поверхности абразивного диска создает у внутренней его поверхности напряжения сжатия, а на наружной — растяжение(линия 2 на фиг. 4), Суммарное напряжение соответствует линии 3 на фиг. 4.

Нагрев уменьшает растягивающие напряжения при "= а и увеличивает их при г b.

К опасной является зона г - а, поэтому нагрев оказывае: оложительное воздей20 ствие, приближа.::, круг к равнопрочной конструкции). Пр; —: нагреве на Лт = 50 С, а = 10 град; — =- 0,25; n = 2; Е = 5 . 10 МПа (5.10 кг/см ), то согласно (1)

25 и;.=-0,5 5 10 10 50(1-0,0625)=-12МПа и суммарное напряжение при r = а равно

cT,., + cog = 50 - 12 = 38 МПа, т,е. уменьшится в 1.32 раза.:-ia наружной поверхности

30 о;,= 0,75 5 10 10 . 50(1-0,04) =

=178 МПа, а суммарное напряжение

cT„., + cTJ, = 13,5+ 17,8 = 31,3 МПа.

Указанное означает, что нагрев по внут35 ренней поверхности позволяет увеличить скорость абразивного круга в V 1:Ц = 1,15, т.е. на 15% (либо, не изменяя скорости, повысить безопасность работы и долговечность круга, уменьшив максимальные

40 напряжения в нем).

Равнопрочность круга будет достигнута при cT,., + о. = cTc.:, + cTid, или при

3-У УЮ gi-g дг а I y)-OSE

1 сР (3+Ч gg) 0,75ЕС(Ио(1- — г\.

,5(! "u,I — (1- — г ) = Eggt (f — )

3 5г

Отсюда получим

50 2 (. +V)pu2(1 — —,)

Л .— а2

2 о Е а(1,25 — — ) ь2

55 2 0 а при — «1,0 Л т, = 0,4 (1 + V) - — о—

Еа

В данном примере при Ч = 0,3 р = 4 х х10 кг/м, U = 120 м/с, Л t0 = 60 С. Увелиз з чение A t > Л t< н е ц е л е cс:о о б5р а з н о, так как максимальные напряжения растяжения будут действовать при этом уже на наружной поверхности диска. При At =A tp наибольшее напряжение минимально.

На практике, если за счет нагрева круга повышается его допустимая скорость, следует предусмотреть блокировку для уменьшения скорости при выходе нагревателя из строя.

Известны машины зачистки, в которых осуществляется охлаждение наружной поверхности абразивного круга (или подача на нее специальных технологических смазок).

Это допустимо использовать и в данной конструкции, поскольку нагрев внутренней по1682150

Йа. 5

Составитель H. Финн

Редактор Н. Лазаренко 1ехред M,Моргентал Корректор A. Осауленко

Заказ 3371 Гираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

",13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбина "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 верхности круга и охлаждение его наружной поверхности создают напряжения сжатия в обьеме круга, прилегак щем к внутренней поверхности, Можнс поэтому сочетать на грев внутренней поверхности круга (для 5 различных материалов его температуру здесь можно повышать на 60 — 200 С, чтобы не понизить прочность) и охлаждение наружной поверхности круга, 10,1

Формула изобретения

Шпиндель станка для зачистки литья, содержащий размещенный на приводном валу абразивный круг, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, шпиндель снабжен нагревателем, установленным в выполненных на валу пазах в месте контакта последнего с внутренней поверхностью абразивного круга.