Машина для сварки трением

 

О П И С А Н И E iц 5407l4

ИЗО6РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.06.75 (21) 2143201/27 с присоединением заявки № (51) M. Кл. В 23К 19/02

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.12.76. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 06.01.77 (53) УДК 621.791.14.03 (088.8) (72) Авторы изобретения

P. Н. Болдырев, В. П. Воинов и Н. М. Ведерников (71) Заявитель

Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (54) МАШИНА ДЛЯ СBAPКИ TPЕНИEM

ГосУдаРственный комитет (23) 11риорнтет

Изобретение относится к области сварки трением.

Известнамашинадля сварки трением, на которой возможно создание резонансных режимов при относительном движении заготовок.

Недостатком конструкции этой машины является невозможность регулирования резонансных режимов, так как собственная частота колебательной системы определяется параметрами торсиона. Изменение скорости вращения рабочего шпинделя при сохранении резонанса требует изменения конструкции торсиона. Кроме того, поскольку в резонансном режиме в качестве поглотителя энергии участвует не только сварной стык, но и сам торсион, то машина обладает низким к,п.д. (гистерезисные потери) и малой надежностью вследствие быстрого разрушения торсиона.

Известна другая машина для сварки трением, содержащая станину, вращающийся шпиндель передней бабки, шпиндель задней бабки и инерционный импульсатор, снабженный водилом с размещенными на нем сателлитами и основным солнечным колесом.

Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком его является невозможность изменения резонансных частот независимо от скорости вращения шпинделя, необходимость переоборудования передней бабки с рабочим шпинделем, трудность использования импульсатора при малых скоростях вращения заготовок, например при сварке жаропрочных мате5 риалов.

Целью изобретения является улучшение качества соединения путем создания резонансных режимов в относительном движении заготовок.

10 Это достигается тем, что основное солнечное колесо импульсатора жестко закреплено на шпинделе задней бабки, а импульсатор снабжен самостоятельным приводом, дополнительным солнечным колесом, жестко закреп15 ленным на станине, сателлитами, размещенными на водиле и соединенными с центробежной муфтой двумя коронными шестернями, одна из которых находится в зацеплении с сателлитами основного солнечного колеса, а

20 другая — с сателлитами дополнительного.

На фиг. 1 показана описываемая машина; на фиг. 2 — вид по стрелке А на фиг. 1.

Машина содержит станину 1; переднюю бабку 2; вращающийся шпиндель 3 передней

25 бабки; шпиндель 4 задней бабки 5; корпус 6 импульсатора; водило 7; сателлиты 8 импульсатора; основное солнечное колесо 9, жестко закрепленное на шпинде 4; дополнительное неподвижное солнечное колесо 10; дополни30 тельные сателлиты 11; коронные шестерни 12

540714 и 13; грузовые звенья 14 центробежной муфты; рычаги 15 центробежной муфты; двигатель 16 импульсатора и двигатель 17 шпинделя 3.

Машина работает следующим образом.

После закрепления заготовок 18 в зажимных устройствах шпинделей 3 и 4 включается двигатель 17. Одновременно с соприкосновением заготовок 18 включается двигатель

16 импульсатора. При этом водило 7 приводит в движение сателлиты 8 и 11, которые, обегая по дополнительному солнечному колесу 10 и основному солнечному колесу 9, жестко скрепленному со шпинделем 4 задней бабки 5, увлекают коронные шестерни 12 и 13.

Поскольку кинематические размеры одноименных шестерен одинаковы, а коронные шестерни 12 и 13 связаны между собой с помощью центробежной муфты, то средняя скорость солнечного колеса 9 будет равна скорости солнечного колеса 10, т. е. равна нулю.

Центробежные силы от грузовых звеньев 14 с помощью рычагов 15 создают при вращении упругую связь между коронными шестернями

12 и 13, а также между находящимися с ними в зацеплении сателлитами 8 и 11. Ввиду того, что последние находятся в постоянном зацеплении с солнечными колесами 9 и 10, упругая связь соответственно возникает между шпинделем 4 и корпусом задней бабки 5.

Сателлиты 11 импульсатора обкатывают солнечное колесо 9. Так как центры тяжести сателлитов 11 смещены, то на солнечное колесо 9 действует знакопеременный момент инерционных сил, и солнечное колесо стремится совершить знакопеременное вращение в течение одного цикла. Собственные колебания упругой системы: шпиндель 4 — сателлиты 11 — коронная шестерня 13 — грузовое звено 14 — рычаги 15 — корпус задней бабки

5 накладываются на знакопеременное вращение от инерционных сил неуравновешенных сателлитов 11. При этом частота колебаний рассматирваемой упругой системы будет зависеть от моментов инерции ее элементов и от жесткости центробежной муфты, которая определяется величиной скорости вращения двигателя 16 импульсатора, а также массой грузовых звеньев 14. В конструкции машины частота собственных колебаний рассматриваемой системы рассчитана так, что она совпадает с частотой колебаний момента от инерционных сил неуравновешенных сателлитов

11 независимо от скорости двигателя 16. Это получается вследствие того, что жесткость центрооежной муфгы пропорциональна величине центробежных сил, которые в свою очередь пропорциональны второй степени скорости вращения двигателя 16. Центробежная муфта используемой конструкции обладает в достаточных пределах линейной жесткостью, а для линейных упругих систем собственная частота колебаний пропорциональна корню квадратному из величины жесткости. На осно5

65 ванин этих зависимостей собственная частота колебаний рассматриваемой упругой системы прямо пропорциональна скорости двигателя 16. Это позволяет сделать ее равной частоте колебаний от инерционных сил неуравновешенных сателлитов 11, которая также прямо пропорциональна скорости двигателя 16. Полученный таким образом резонсный режим сохраняется при любых оборотах двигателя 16, что позволяет делать частоту колебаний шпинделя задней бабки равной частоте, возбуждаемой моментами сил трения в свариваемом стыке, которая определяется скоростью вращения шпинделя 3. При сварке жаропрочных материалов, когда момент трения в стыке относительно мал, величина скорости двигателя 16 назначается небольшой, соответственно частоте колебаний момента трения в стыке. При соединении высокопластичных металлов, когда частота колебаний момента трения в стыке сравнительно велика, скорость двигателя 16 назначается высокой, также соответственно частоте колебаний момента трения в стыке. Наличие резонансного режима увеличивает амплитуду относительного колебания заготовок, что способствует улучшению качества сварного соединения.

По истечении заданного времени сварки отключают шпиндель 3 от двигателя 17, переходя к проковке сварного -соединения. Одновременно производят отключение двигателя

16, в результате чего прекращается воздействие рассматриваемой упругой системы, и последняя, работая как дополнительная инертная масса, передает часть своей энергии для скручивания потерявшего к этому времени долю пластичности металла сварного стыка, т. е. осуществляется динамическая проковка.

Можно в период проковки сварного соединения не отключать двигатель 16. В этом случае осуществляется пульсирующая проковка стыка с помощью момента инерционных сил импульсатора. При этом величина момента инерционных сил должна выбираться так, чтобы не нарушить формирование сварного соединения.

Формула изобретения

Машина для сварки трением, содержащая станину, вращающийся шпиндель передней бабки, шпиндель задней бабки и инерционный импульсатор, снабженный водилом с размещенными на нем сателлитами и основным солнечным колесом, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества соединения путем создания резонансных режимов в относительном движении заготовок, основное солнечное колесо импульсатора жестко закреплено на шпинделе задней бабки, а импульсатор снабжен самостоятельным приводом, дополнительным солнечным колесом, жестко закрепленным на станине, сателлитами, размещенными на водиле и соединенными с центро.

540714

7Ц

Раг 2

Составитель Е. Тютченкова

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Орлова

Редактор Н. Суханова

Заказ 2895/12 Изд. № 1880 Тираж 1178 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-85, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 бе>кной муфтой двумя коронными шестернями, одна из которых находится в зацеплении с сателлитами основного солнечного колеса, а другая — с сателлитами дополнительного.