Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к шлифованию с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ). Предназначено для использования на шлифовальных станках. Устройство содержит два сопла, которые располагают симметрично по торцам шлифовального круга в непосредственной близости к его периферии, трубопроводы и штуцеры. Сопла жестко соединяют с волноводами. В полости каждого сопла закрепляют оси, на которых устанавливают резонансную пластину. Штуцер имеет отверстие круглого сечения, переходящее в щель. Ширина щели соответствует ширине пластины, а высота - толщине. Плоскость симметрии пластины совпадает с плоскостью симметрии штуцера. В результате воздействия на жидкость ультразвуковых колебаний, накладываемых на волновод, и колебаний резонансной пластины процесс пропитки жидкостью порового пространства шлифовального круга интенсифицируется. Наибольший эффект достигается при совпадении частоты колебаний в струе СОЖ и собственной частоты пластины. Это ведет к расширению спектра частот, накладываемых на жидкость, что способствует увеличению прохождения СОЖ через зону контакта круга с заготовкой. 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к шлифованию с применением смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), и может быть использовано на шлифовальных станках.

Известно устройство для подачи СОЖ на торцы шлифовального круга, включающее сопла, симметрично расположенные относительно круга, возбудитель колебаний, выполненный в виде магнитов, установленных в торцовых плоскостях сопел, и диски из ферромагнитного материала, закрепленные по торцам круга, на поверхностях которых, обращенных к магнитам, выполнены по окружности пазы (см. а. с. 1172683 А СССР, МПК⁶ В 24 В 55/02, опубл. в БИ N 30, 15.08.85).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что в этом устройстве пазы на диске расположены с постоянным шагом, вследствие чего шлифовальный круг колеблется с постоянной частотой. Колебания одной частоты не обеспечивают интенсивную кавитацию жидкости, способствующую эффективной пропитке порового пространства шлифовального круга.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости, включающее сопла, симметрично расположенные относительно круга, и волноводы, жестко соединенные с соплами (см. а. с. 806387 СССР, МПК⁶ В 24 В 55/02, опубл. в БИ N 7, 23.02.81), и принятое за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что в этом устройстве используются волноводы фиксированной длины, и при использовании в качестве излучателей пьезоэлектрических преобразователей последние могут генерировать колебания одной частоты, что ограничивает интенсивность пропитки порового пространства шлифовального круга.

Сущность изобретения заключается в следующем. Заявленное изобретение направлено на решение задачи повышения эффективности операций шлифования заготовок.

Технический результат - повышение эффективности операций шлифования заготовок за счет интенсификации пропитки порового пространства шлифовального круга и увеличения расхода СОЖ через зону контакта круга с заготовкой путем вовлечения в процесс кавитации большего числа паровоздушных пузырьков.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для подачи СОЖ на торцы шлифовального круга через штуцеры и сопла, симметрично расположенные относительно круга и жестко соединенные с волноводами, особенность заключается в том, что в полости каждого сопла закреплены оси, на которых установлена резонансная пластина, а штуцер имеет отверстие круглого сечения, переходящее в щель, ширина которой равна ширине пластины, причем плоскость симметрии пластины совпадает с плоскостью симметрии штуцера, а расстояние h между штуцером и пластиной определяется по формуле где l и t - соответственно длина и толщина пластины, м; ρ - плотность материала пластины, кг/м³; E - модуль упругости материала пластины, Н/м².

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования: - дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений; - замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены; - исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.); - увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов; - выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала; - создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены, исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На чертежах представлено: на фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - поперечный разрез; на фиг. 3 - продольный разрез.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Устройство содержит два сопла 1, симметрично расположенные по торцам шлифовального круга 2, с трубопроводами 3 и штуцерами 4. Сопла расположены в непосредственной близости к периферии шлифовального круга с зазором от его торца 0,1 - 0,5 мм и жестко соединены с волноводами 5. В полости каждого сопла закреплены оси 6, на которых установлена резонансная пластина 7, а штуцер 4 имеет отверстие круглого сечения диаметром D, переходящее в щель, ширина b которой равна ширине b пластины, причем плоскость симметрии пластины совпадает с плоскостью симметрии штуцера. Толщина t пластины 7 равна высоте щели d штуцера 4.

Работа устройства осуществляется следующим образом. СОЖ из централизованной системы охлаждения или от электронасоса (помпы) поступает через трубопроводы 3 и штуцеры 4 в сопла 1. Часть СОЖ за счет режима гидродинамической смазки, возникающего между соплами 1 и торцовыми поверхностями шлифовального круга 2, попадает в поры круга и под действием центробежных сил поступает в зону шлифования. В результате воздействия на жидкость ультразвуковых колебаний, накладываемых на волновод 5, и колебаний резонансной пластины 7 процесс пропитки жидкостью порового пространства шлифовального круга интенсифицируется.

При обтекании пластины потоком жидкости в ней возбуждаются изгибные колебания, собственную частоту которых можно определить по формуле (см. Ультразвук. Маленькая энциклопедия /Под ред. И.П. Голямина. М.: Советская энциклопедия, 1979)
В натекающей на пластину струе возникают автоколебания с частотой
f_с=kv/h,
где v - скорость истечения струи из штуцера, м/с; h - расстояние между штуцером и пластиной, м; k - коэффициент.

Наибольший эффект достигается, когда частота колебаний в струе СОЖ совпадает с основной собственной частотой пластины. Поэтому расстояние h между пластиной и штуцером следует определять по зависимости

При рекомендуемом давлении жидкости на входе в штуцер (0,5 - 1,5) МПа (см. Гершгал Д.А., Фридман В.М. Ультразвуковая технологическая аппаратура. М.: Энергия, 1976, с. 127) v = 30 - 55 м/с = 3000 - 5500 см/с.

Поэтому

Таким образом, полоса частот, накладываемых на жидкость, расширяется. В то же время известно, что расширение спектра частот, накладываемых на жидкость, способствует значительному расширению диапазона размеров пузырьков, способных кавитировать (см. Л.Н. Зарембо, В.А. Красильников. Введение в нелинейную акустику. М. : Наука, 1966. 519 с.). Присутствие колебаний с минимальной частотой вызывает кавитацию пузырьков, имеющих относительно большие размеры; наличие колебаний с максимальной частотой способствует вовлечению в процесс кавитации пузырьков, имеющих относительно малые размеры. Таким образом, применение устройства приводит к значительному увеличению диапазона размеров пузырьков, способных кавитировать, а это, в свою очередь, способствует увеличению расхода жидкости через поры круга и, соответственно, через зону шлифования. Увеличение объема жидкости, проникшей через поры круга в зону шлифования, способствует эффективному снижению тепловой и силовой напряженности процесса.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство, при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в машиностроении при шлифовании с применением СОЖ;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Устройство для подачи смазочно-охлаждающей жидкости на торцы шлифовального круга через штуцеры и сопла, симметрично расположенные относительно круга и жестко соединенные с волноводами, отличающееся тем, что в полости каждого сопла закреплены оси, на которых установлена резонансная пластина, а штуцер имеет отверстие круглого сечения, переходящее в щель, ширина которой равна ширине пластины, причем плоскость симметрии пластины совпадает с плоскостью симметрии штуцера, а расстояние h между штуцером и пластиной определяется по формуле

где l и t - соответственно длина и толщина пластины, м;
ρ - плотность материала пластины, кг/м³;
E - модуль упругости материала пластины, Н/м².

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3