Балансирующее устройство

 

Изобретение может быть использовано для автоматической балансировки шпинделей шлифовальных станков. Изобретение позволяет упростить конструкцию путем применения магнитных элементов управления , не требующих расхода энергии. Устройство содержит корпус 1 с установленным в нем на аэростатических опорах шпинделем 2 со шлифовальным кругом 3. Равномерно по окружности размещены камеры 15, из которых жидкость подается непосредственно в шлифовальный круг. Узел контроля зазора выполнен в виде втулок 8 из немагнитного материала, магнитных плунжеров 9, установленных в каналах 5 шпинделя , служащих для подачи жидкости, и намагниченного кольца 6, установленного в корпусе. Элементы регулирования подачи жидкости представляют собой щелевидные отверстия во втукле и плунжере, перекрывающие друг друга. Дисбаланс вызывает изменение зазора в опоре. Плунжер смещается, щелевидные отверстия приоткрываются , жидкость начинает более интенсивно поступать в более легкую часть круга и выполняет уравновешивание. 4 ил. сл С VJ СЛ СА Ы Фиг1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 M 1/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

600

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4750093/28 (22) 19.10,89 (46) 07.08,92. Бюл. M 29 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) Е,Я.Седыкин, В.А.Редькин, Т.А.Гомельская и С.А.Редькина (56) 1. Авторское свидельство СССР

М 619814, кл. G 01 М 1/38, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

/Ф 957027, кл. G 01 М 1/38, 1980. (54) БАЛАНСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение может быть использовано для автоматической балансировки шпинделей шлифовальных станков, Изобретение позволяет упростить конструкцию путем применения магнитных эпементов управления, не требующих расхода энергии. Устройство содержит корпус 1 с установленI—

„„ Ы,„, 1753316 А1 ным в нем на аэростатических опорах шпинделем 2 со шлифовальным кругом 3. Равномерно по окружности размещены камеры

15, из которых жидкость подается непосредственно в шлифовальный круг. Узел контроля зазора выполнен в виде втулок 8 иэ немагнитного материала, магнитных плунжеров 9, установленных в каналах 5 шпинделя, служащих для подачи жидкости, и намагниченного кольца 6, установленного в корпусе. Элементы регулирования подачи жидкости представляют собой щелевидные отверстия во втукле и плунжере, перекрывающие друг друга. Дисбаланс вызывает изменение зазора в опоре. Плунжер смещается, щелевидные отверстия приоткрываются, жидкость начинает более интенсивно поступать в более легкую часть круга и выполняет уравновешивание. 4 ил.

1753316

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для балансировки шпинделей шлифовальных станков, в частности, для компенсации структурного дисбаланса шлифовального круга на ходу. 5

Известно устройство для автоматической балансировки шлифовального круга, устанавливаемого на шпинделе станка, содержащее цилиндрический корпус с равномерно располо же нйым"и полостями, 10 механизмы корректировки, выполненные каждый в виде гидравлического клапана с пневмоуправлением, связанного с соответствующей полостью псоредством жиклера, и пневматические датчики дисбаланса, со- 15 пла которых связаны с клапаном посредством трубопроводов, а заслонка датчиков устанавливается на шпинделе (1).

Недостатком этого устройства является сложность его конструкции. 20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для автоматической балансировки шлифовального круга, содержащее корпус, установленный в нем шпиндель, закрепленный 25 на нем шлифовальный круг, камеры, размещенные равномерно по окружности круга, каналы, предназначенные для соединения камер с источником жидкости, элементы регулирования подачи жидкости из источника 30 и узел контроля зазора P).

Недостатком этого устройства является сложность его конструкции, Цель изобретения — упрощение конструкции устройства, 35

Цель достигается.тем, что в устройстве для балансировки шлифовального круга, содержащем корпус, установленный в нем шпиндель, закрепленный на. нем шлифовальный круг, камеры, размещенные равно- 40 мерно по окружности круга; каналы, предназначенные для соединения камер с источником жидкости, элементы регулирования и узел контроля зазора,. включающий в себя кольцо, кольцо выполнено из намаг- 45 ниченного материала, узел контроля выполнен в виде втулок из немагнитного материала и магнитных плунжеров, обращенных одноименным полюсом к кольцу и размещенных радиально во втулках из не- 50 магнитного материала, а элементы регулирования представляют собой щелевидные отверстия во втулке и плунжере, перекрывающие друг друга.

Заявляемое техническое решение отли- 55 чается от прототипа исполнением элементов регулирования и узла контроля, позволяющим упростить механизм подачи, а также использовать его как механизм избирательного распределения жидкости по фазам шлифовального круга. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию

"новизна".

Другие технические решения с признаками, сходными с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, неизвестны, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия", На фиг,1 изображено балансирующее устройство; на фиг.2 — разрез А-А на фиг,1; на фиг.3 — магнитный клапан — положение1; на фиг.4 — магнитный клапан — положение II.

Устройство содержит корпус 1, установленный в нем с аэростатическим зазором с шпиндель 2, имеющий установочную под шлифовальный круг 3 поверхность 4 и каналы 5 для подачи СОЖ из гидросистемы (источника жидкости) к внутренней поверхности круга 3, и механизм коррекции дисбаланса, включающий в себя элементы регулирования подачи СОЖ и узел контроля зазора. Механизм коррекции дисбаланса выполнен в виде установленного заподлицо с несущей поверхностью корпуса 1 и концентрично оси устройства неподвижного радиального магнита 6, охватывающего шпиндель 2 с зазором с, и размещенных в шпинделе 2 заподлицо с его наружной .(опорной) поверхностью магнитных клапанов 7, предназначенных для дифференцированного регулирования расхода СОЖ через каждый канал 5, Магнитные клапаны

7 выполнены в виде закрепленных в шпинделе 2 втулок 8, перекрывающих поперечное сечение каналов 5, и одноименно намагниченных с магнитом 6 плунжеров 9, установленных во втулках 8 с воэможностью радиального перемещения и взаимодействия с охватывающей шпиндель 2 поверхностью 10 магнита б, Корпус 1, шпиндель 2 и втулка 8 выполнены из немагнитных материалов (например, корпус из бронзы ОЦС

5-6-5, шпиндель и втулка из нержавеющей стали 40Х13). Конструкции всех магнитных клапанов 7 идентичны.

На сопрягаемых, притерных друг к другу поверхностях 11 и 12 втулки 8 и плунжера

9 выполнены сквозные щелевые прорези 13 и 14 с одинаковым шагом их расположения.

Прорези 13 втулки 8 и прорези 14 плунжера

9 при полном нагружении до упора плунжера 9 во втулки 8 частично не совпадают по уровню, проходное сечение между этими прорезями при этом минимально (положение!).

Каналы 5 на выходе к установочной поверхности 4 шпинделя 2 выполнны в виде открытых камер 15, изолированных друг от

1753316

25

30 контактного взаимодействия между плун- 35

50 друга и равномерно расположенных по окружности. Камеры 15 организуют на внутренней поверхности шлифовал ьного круга 3 соответствующее количество секторов, Устройство работает следующим образом, В аэростатический зазор с подается .сжатый воздух, в результате чгео шпиндель

2 с установленным на ней шлифовальным кругом 3 "всплывает" на воздушной подушке и оказывается во взвешенном состоянии.

Применение упругого(воздушного) подвеса обеспечивает возможность вращения оправки со структурно-неуравновешенным кругом вокруг их центра масс.

Шпиндель 2 со шлифсвальным кругом 3 выводят на рабочую скорость шлифования посредством привода, например пневмотурбинного (на фигурах не показан).

Под действием центробежной силы плунжеры 9 стремятся занять крайнее рэдиальное положение, ограниченное внутренней (охватывающей) поверхностью магнита

6. При этом со стороны магнита 6 на плунжеры 9 действует сила отталкивания, возникающая в результате взаимодействия одноименно намагниченных магнита 6 и плунжеров 9 и возрастающая по мере их сближения. Баланс сил, возникающий при этом, приводит к образованию между плунжером 9 и магнитом 6 зазора с — А где Ьвеличина радиального перемещения плунжеров 9. Минимально допустимая величина зазора с — Л определяется условием бесжерами 9 и магнитом 6, При этом положении плунжеров 9 относительно втулок 8 прорези 13 втулок 8 и прорези 14 плунжеров 9 совпадают по уровню, проходное сечение между этими прорезями при этом максимальное, (положение И), В,каналы 5 шпинделя 2 подают СОЖ, которая через максимально открытые прорези 13, 14 магнитных клапанов 7 дальше по каналам 5 попадает через камеры 15 к соответствующим секторам внутренней поверхности шлифовального круга 3, откуда благодаря наличию в круге 3 канальных пор

СОЖ под действием приложенного градиента давления проходить сквозь круг в радиальном направлении к его периферии.

Таким образом, периферия круга 3 во время работы покрыта равномерной пленкой

СОЖ, излишек которой в виде тумана отбрасывается центробежной силой.

В результате случайного характера расположения пор в теле шлифовального круга

СОЖ, заполняя их, создает структурный дисбаланс круга, т.е. неуравновешенность шлифовального круга иэ-за неравномерной влггонасыщенности. Под действием этого дисбаланса центр вращения шпинделя 2 смещается от геометрического центра уст5 ройства к центру масс. Таким образом. шпиндель 2, вращаясь, совершает движение прецессии относительно несущей поверхности корпуса 1, при этом та часть цилиндрической поверхности шпинделя 2

0 оказывается наиболее приближенной к несущей поверхности корпуса 1, которая на данный момент времени совпадает с "тяжелым" (дисбалансным) местом шлифовального круга 3.

5 Расположенный на этом участке {в этой фазе) магнитный клапан 7 занимает положение, отличное от других клапанов 7, Его втулка 8 перемещается вместе со шпинделем 2 в радиальном направлении относительно удерживаемого на месте магнитными силами плунжера 9. В результате прорези 13 втулки 8 и прорези 14 плунлера 9 смещаются относительно доу. цруга, что приводит к уменьшению проходного сечения между этими прорезями и, следова" тельно к снижению расхода СОЖ через этот клапан 7 (положение 1). Таким образоМ, количество СОЖ, поступившей к внутренней поверхности "тяжелой" фазы круга 3, уменьшается, соответственно снижается расход

СОЖ через "тяжелую" фазу круга.

Избыточное, необеспеченное расходом количество СОЖ отбрасывается иэ этой фазы центробежными силами. Таким образом, уменьшается влагонасыщенность "тяжелой" фазы круга (уменьшается масса этой фазы), чем и устраняется его структурный дисбаланс (неуравновешенность).

Предлагаемое устройство работает в

0 режиме автокомпенсации структурного дисбаланса шлифовального круга без применения сложной контрольно-регистрирующей и управляющей аппаратуры.

Применение заявляемого устройства

5 позволяет при работе шлифовального круга в условиях подачи СОЖ через поры круга повысить динамическую прочность влагонасыщенного круга за счет снятия в его теле внутренних напряжений, возникающих от центробежных сил и обусловленных наличием структурного дисбаланса, что позволяет повысить скорость резания на 307ь, .

Формула изобретения

Балансирующее устройство, содержа5 щее корпус, установленный в нем шпиндель для закрепления на нем шлифовального круга камеры, размещенные равномерно по окружности каналы, предназначенные для соединения камер с источником жидкости, элементы регулирования и узел контроля

1753316 зазора, включающий в себя кольцо. о т л ич а ю щ ее -с я тем, что, с цельюупрощения конструкции; кольцо выполнено из намагниченного материала, узел контроля выполнен в виде втулок из немагнитного 5. материала и магнитных плунжеров, обращенных одноименным полюсом к кольцу и размещенных радиально so втулках иэ немагнитного материала, е элементы регулирования представляют собой щелевидные отверстия во втулке и плунжере, перекрывающие друг друга.

1753316

/Г аг4

Соста вител ь Т. Гомел ьская

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Л.Ливринц

Редактор Т.Юрчикова

Заказ 2761 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производс венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101