RU2751497C1 - Осциллятор для генерирования продольных механических колебаний - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к станкостроению и устройствам для преобразования вращательного движения в колебательное возвратно-поступательное, например, в станках, осуществляющих обработку электрохимическими методами. Осциллятор содержит корпус, в полости которого установлен на двух конических радиально-упорных подшипниках кривошип, выполненный в виде вала с эксцентрично смещенным цилиндрическим участком, на котором установлен шатун, в головке которого выполнено отверстие для размещения вкладыша с внешней сферической поверхностью и с цилиндрическим отверстием для установки в нем наружных колец двух конических радиально-упорных подшипников шатуна, внутренние кольца которых установлены на цилиндрической поверхности эксцентрического участка кривошипа. Кривошип для обеспечения его вращения связан с двигателем и имеет осевое отверстие и сообщающиеся с ним радиальные отверстия. В корпусе расположен шестеренчатый насос, состоящий из нагнетающей и отсасывающей секций, каждая из которых содержит шестерню, связанную с кривошипом и образующую зацепление с соответствующим колесом. Упомянутые секции изолированы друг от друга перегородкой, кроме того корпус снабжен эластичной манжетой, охватывающей шток шатуна и фиксированной посредством крышки относительно корпуса с образованием герметичной полости, соединенной шлангом через отсасывающую секцию с масляным баком, соединенным другим шлангом с нагнетающей секцией шестеренчатого насоса, которая сообщается посредством осевого и радиального отверстий кривошипа с подшипниками кривошипа и шатуна. Головка шатуна имеет разрез, параллельный оси кривошипа, и резьбовое соединение, установленное поперечно разрезу с возможностью изменения зазора между цилиндрическим отверстием в головке шатуна и вкладышем. Вкладыш в головке шатуна может иметь два противоположно расположенных вертикальных паза, в которых установлены сухари, шарнирно соединенные с отверстиями в головке шатуна. Достигается повышение жесткости осциллятора и улучшение температурного режима за счет использования системы смазки, обеспечивающей надежный отвод тепла, процесс электрохимической обработки становится более стабильным. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно, к станкостроению и устройствам для преобразования вращательного движения в колебательное возвратно-поступательное, например, в станках, осуществляющих обработку электрохимическими методами.

Из уровня техники известно устройство для электрохимической обработки (ЭХО) вибрирующим электродом-инструментом (RU 2489238, МПК B23H 7/26, опубликовано 10.08.2013), содержащее привод подач, полую пиноль, выполненную с возможностью вертикального перемещения по направляющим портальной стойки, и электромеханический вибратор, смонтированный на нижнем конце пиноли, причем шейка эксцентрикового вала электромеханического вибратора с установленной на подшипниках головкой шатуна размещена внутри рамки, подвешенной на центрирующих мембранах с возможностью возвратно-поступательного движения в направлении подачи электрода-инструмента, и несущей с противоположных сторон электрододержатель и гильзу-компенсатор с жестко закрепленным штоком шатуна.

Недостатком данного устройства является малая жесткость системы, обусловленная использованием в конструкции центрирующих мембран, на которых подвешена рамка с головкой шатуна, что отрицательно влияет на стабильность процесса ЭХО.

Известно устройство для электрохимической обработки осциллирующим электродом-инструментом (RU 2679501, МПК B23H 7/30, опубликовано 11.02.2019), содержащее первую и вторую полые консоли, электромеханический осциллятор, закрепленный снизу на первой консоли, и состоящий из двигателя и эксцентрикового вала, шейка которого охвачена подшипниками головки шатуна, к штоку которого жестко закреплена гильза-компенсатор, размещенная во второй полой консоли, на которой установлен электрододержатель с излучателем ультразвуковых колебаний, а снизу закреплен электрод-инструмент.

Недостаток этого устройства заключается в малой жесткости полой консоли и сложности многозвенной механической системы с нерегулируемыми зазорами, ограничивающими стабильность ЭХО.

Задачей изобретения является создание надежного и простого осциллятора для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное колебательное с высоким КПД.

Техническим результатом изобретения является уменьшение потерь энергии на теплоотвод, на трение, повышение жесткости подвижной системы устройства и стабилизации его работы.

Задача решается и технический результат достигается осциллятором для генерирования продольных механических колебаний, содержащим корпус, в полости которого установлен на двух конических радиально-упорных подшипниках кривошип, выполненный в виде вала с эксцентрично смещенным цилиндрическим участком, на котором установлен шатун, в головке которого выполнено отверстие для размещения вкладыша с внешней сферической поверхностью и с цилиндрическим отверстием для установки в нем наружных колец двух конических радиально-упорных подшипников шатуна, внутренние кольца которых установлены на цилиндрической поверхности эксцентрического участка кривошипа, причем кривошип для обеспечения его вращения связан с двигателем и имеет осевое отверстие и сообщающиеся с ним радиальные отверстия, кроме того в корпусе расположен шестеренчатый насос, состоящий из нагнетающей и отсасывающей секций, каждая из которых содержит шестерню, связанную с кривошипом и образующую зацепление с соответствующим колесом, а упомянутые секции изолированы друг от друга перегородкой, кроме того корпус снабжен эластичной манжетой, охватывающей шток шатуна и фиксированной посредством крышки относительно корпуса с образованием герметичной полости, соединенной шлангом через отсасывающую секцию с масляным баком, соединенным другим шлангом с нагнетающей секцией шестеренчатого насоса, которая сообщается посредством осевого и радиального отверстий кривошипа с подшипниками кривошипа и шатуна, причем головка шатуна имеет разрез, параллельный оси кривошипа, а также резьбовое соединение, установленное поперечно разрезу с возможностью изменения зазора между цилиндрическим отверстием в головке шатуна и вкладышем.

Согласно изобретению вкладыш в головке шатуна может иметь два противоположно расположенных вертикальных паза, в которых установлены сухари, шарнирно соединенные с отверстиями в головке шатуна.

Предложенное изобретение позволяет повысить эффективность теплоотвода за счет прокачки и отсоса масла через рабочие поверхности подшипников, в результате снижаются потери энергии на трение и повышается КПД устройства, а также обеспечивается высокая жесткость подвижной системы устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан главный вид в разрезе по центральной вертикальной плоскости, на фиг.2 - вид сверху, на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1.

Осциллятор (фиг.1 и 2) собран в корпусе 1, имеющим полости для размещения двух конических радиально-упорных подшипников качения 2 кривошипа 3, выполненного в виде вала с эксцентрично смещенным цилиндрическим участком, причем величина эксцентриситета е зависит от особенностей процесса ЭХО. Кривошип имеет осевое отверстие Г и три радиальных отверстия, а посредством муфты 4 связан с валом двигателя 5, который соединен с корпусом 1 при помощи переходника 6. Во внутренней полости корпуса 1 на эксцентрично смещенном цилиндрическом участке кривошипа 3 размещен шатун 7, в головке которого выполнено отверстие для установки вкладыша 8 с внешней сферической поверхностью, двумя вертикальными пазами и центральным цилиндрическим отверстием, в котором располагаются конические радиально-упорные подшипники качения 9 шатуна.

Конические радиально-упорные подшипники имеют большую радиальную жесткость и возможность регулирования радиальных зазоров в процессе сборки устройства. Кроме того в корпусе 1 размещен шестеренчатый насос, состоящий из нагнетающей секции, образованной шестерней 10, входящей в зацепление с колесом 11, и отсасывающей секции, образованной шестерней 12, входящей в зацепление с колесом 13. Шестерни 10 и 12 жестко закреплены на кривошипе 3. Отсасывающая секция сообщается шлангом 14 с внутренней полостью корпуса 1, снабженной эластичной манжетой 15, охватывающей шток шатуна 7 и фиксированной посредством крышки 16 относительно корпуса. Головка шатуна 7 имеет отверстия для установки двух сухарей 17, входящих в соответствующие пазы вкладыша 8.

Нагнетающая и отсасывающая секции шестеренчатого насоса разделены перегородкой 18, а колеса 11 и 13 размещены на общей оси, причем колесо 13 и шестерня 12 имеют ширину большую, чем колесо 11 и шестерня 10.

Отсасывающая секция шестеренчатого насоса (шестерня 12 и колесо 13) сообщается посредством шланга 19 с масляным баком 20, содержащим необходимый объем масла, а шланг 21 сообщает бак 20 с нагнетающей секцией шестеренчатого насоса (шестерня 10 и колесо 11), как показано на фиг.3.

Корпус 1 имеет полость Б, которая посредством канала В сообщается с нагнетающей секцией шестеренчатого насоса, а посредством осевого отверстия Г кривошипа 3 - с тремя радиальными отверстиями, сообщающими подшипники 2 кривошипа и подшипники 9 шатуна с полостью Б.

Головка шатуна 7 имеет разрез в верхней части (фиг.3) и отверстие, в котором установлено резьбовое соединение, например в виде болта 22 и гайки 23 с возможностью регулирования зазора между цилиндрическим отверстием в головке шатуна и сферическим вкладышем 8. Между внутренними кольцами подшипников 2 и 9 размещена втулка 24.

Работает осциллятор следующим образом. Вращение вала двигателя 5 посредством муфты 4 передается кривошипу 3, вращающемуся в подшипниках 2. За счет наличия эксцентриситета е посредством подшипников 9 головка шатуна 7 совершает движение, воспринимаемое в виде колебательного штоком шатуна 7, при этом, вкладыш со сферической поверхностью 8 за счет взаимодействия с цилиндрическим отверстием в головке шатуна 7 допускает отклонение штока шатуна от вертикального положения и исключает дополнительные нагрузки на подшипники, возникающие из-за невыполнения условия перпендикулярности оси штока к оси кривошипа. Благодаря возможности регулирования зазора между отверстием в головке шатуна и вкладышем 8 с помощью резьбового соединения в виде болта 22 и гайки 23 достигается повышенная жесткость конструкции осциллятора.

Нагнетающая секция шестеренчатого насоса (шестерня 10 и колесо 11) по шлангу 21 забирает масло из бака 20 (фиг.3) и направляет его через канал В в полость Б, откуда масло поступает в осевое отверстие Г кривошипа, и далее через три радиальных отверстия подается на подшипники 2 и 9 кривошипа и шатуна. Отработанное масло стекает в нижнюю часть корпуса 1, при этом эластичная манжета 15 исключает вытекание масла наружу. Отработанное масло имеет более высокую температуру и объем из-за вспенивания, поэтому ширина отсасывающей секции больше ширины нагнетающей секции.

Отсасывающая секция (шестерня 12 и колесо 13) посредством шланга 14 отводит отработанное масло из нижней части корпуса 1 и направляет его посредством шланга 19 в бак 20 для охлаждения, за счет этого температура рабочей части осциллятора снижается. При этом повышается термическая стабильность всего устройства.

Конические радиально-упорные подшипники качения 2 кривошипа 3 и аналогичные подшипники 9 шатуна 7 размещены между заплечиком кривошипа 3 (справа на фиг.1) и переходником 6, причем внешнее кольцо левого подшипника кривошипа имеет возможность перемещения при уменьшении зазора Д, предусмотренного при сборке устройства между корпусом 1 и переходником 6, при этом радиальные зазоры в подшипниках отрегулированы на минимум за счет того, что втулка 24 установлена с возможностью взаимодействия с внутренними кольцами подшипников. Это обеспечивает стабилизацию работы осциллятора.

Таким образом существенно повышается жесткость системы осциллятора, а также улучшается температурный режим за счет использования системы смазки, обеспечивающей надежный отвод тепла. При этом процесс ЭХО становится более стабильным.

Claims (2)

1. Осциллятор для генерирования продольных механических колебаний, содержащий корпус, в полости которого установлен на двух конических радиально-упорных подшипниках кривошип, выполненный в виде вала с эксцентрично смещенным цилиндрическим участком, на котором установлен шатун, в головке которого выполнено отверстие для размещения вкладыша с внешней сферической поверхностью и с цилиндрическим отверстием для установки в нем наружных колец двух конических радиально-упорных подшипников шатуна, внутренние кольца которых установлены на цилиндрической поверхности эксцентрического участка кривошипа, причем кривошип для обеспечения его вращения связан с двигателем и имеет осевое отверстие и сообщающиеся с ним радиальные отверстия, при этом в корпусе расположен шестеренчатый насос, состоящий из нагнетающей и отсасывающей секций, каждая из которых содержит шестерню, связанную с кривошипом и образующую зацепление с соответствующим колесом, причем упомянутые секции изолированы друг от друга перегородкой, корпус снабжен эластичной манжетой, охватывающей шток шатуна и фиксированной посредством крышки относительно корпуса с образованием герметичной полости, соединенной шлангом через отсасывающую секцию с масляным баком, соединенным другим шлангом с нагнетающей секцией шестеренчатого насоса, которая сообщается посредством осевого и радиального отверстий кривошипа с подшипниками кривошипа и шатуна, причем головка шатуна имеет разрез, параллельный оси кривошипа, и резьбовое соединение, установленное поперечно разрезу с возможностью изменения зазора между цилиндрическим отверстием в головке шатуна и вкладышем.

2. Осциллятор по п. 1, отличающийся тем, что вкладыш в головке шатуна имеет два противоположно расположенных вертикальных паза, в которых установлены сухари, шарнирно соединенные с отверстиями в головке шатуна.

Images