УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 1994 года по МПК B28B11/00 

Изобретение относится к производству изделий сборного бетона и железобетона.

Известна установка для очистки наружных поверхностей железобетонных изделий, включающая раму с направляющими, в которых размещается вертикально подвижная каретка с приводным рабочим органом, приводы механизмов перемещений каретки и прижима рабочего органа, причем подвижная каретка выполнена в виде короба с горизонтальными направляющими, в которых установлена дополнительная каретка, соединенная посредством шпонок с механизмом прижима. Рабочий орган выполнен в виде двух звездообразных щеток, установленных на дополнительной каретке с перекрытием обрабатываемых зон [1] .

Однако такая установка не обеспечивает качественной зачистки изделий сложной конфигурации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является установка для обработки поверхностей изделий из бетонных смесей, содержащая раму, в горизонтальных направляющих которой размещена каретка с торцовыми приводными щетками и механизмами прижима и отвода последних, наклонные цилиндрические щетки, установленные на раме посредством двуплечих рычагов, свободные концы которых соединены с отводящей и подводящей трособлочными системами с противовесами и силовым цилиндром. При этом механизм прижима торцовых щеток выполнен в виде трособлочной системы, часть блоков которой закреплена на свободных концах приводных валов торцовых щеток при помощи подшипников качения, а другая часть блоков установлена на раме и каретке, а механизм отвода - в виде смонтированных на раме отклоняющего блока, силового цилиндра и противовеса. Противовес и каретка посредством гибкой связи соединены со штоком силового цилиндра [2] .

Данное техническое решение направлено на сокращение времени и повышение качества обработки изделий сложной конфигурации.

Однако, как показал опыт эксплуатации подобных установок для обработки наружных поверхностей изделий из бетонных смесей, жесткая фиксация наклонных цилиндрических щеток на валу их привода, т. е. исключение подвижности щетконосителя в осевом и угловом направлениях, снижает активное взаимодействие щеточных элементов с поверхностью обрабатываемых изделий, с увеличением технологического цикла очистки требуется повышеный расход промывочного раствора. Силовое воздействие и силовой контакт в рабочем режиме очистки щеточных элементов на поверхность изделий при чистовой обработке ограничены, а инерционные силы удара щеточных элементов рабочего органа очистки с поверхностью изделий способствуют повышенному износу щеток, выпаданию щеточных элементов, т. е. долговечность их снижается. В целом указанные недостатки снижают эксплуатационные возможности установки.

Цель изобретения - повышение качества обработки поверхности изделий.

Цель достигается тем, что установка для обработки поверхности изделий из бетонных смесей содержит раму, в горизонтальных направляющих которой размещена каретка с торцовыми приводными щетками и механизмами их прижима и отвода, и наклонные цилиндрические щетки, установленные на раме посредством двуплечих рычагов, свободные концы которых соединены с подводящей и отводящей трособлочными системами с противовесами и силовым цилиндром. Механизм прижима торцовых щеток выполнен в виде трособлочной системы с противовесом, часть блоков которой установлена на свободных концах приводных валов торцовых щеток, а другая часть блоков - на раме и каретке. Механизм отвода торцовых щеток выполнен в виде смонтированных на раме отклоняющего блока, силового цилиндра и противовеса, причем противовес и каретка посредством гибкой связи, огибающей отклоняющий блок, соединены со штоком силового цилиндра. Каждая цилиндрическая щетка установлена на приводном валу с возможностью радиальных и осевого перемещений и соединена с валом посредством коаксиально расположенных на нем винтовых пружин. Каждая из цилиндрических щеток снабжена механизмом вибрации вдоль оси ее вращения, который выполнен в виде шаровых упоров, соединенных с корпусом подшипниковой опоры, и выступов, размещенных на торце корпуса щетки с возможностью взаимодействия с шаровыми упорами. Приводные валы цилиндрических щеток могут быть выполнены эксцентриковыми. Цилиндрические щетки соединены с приводом посредством одноступенчатого планетарного редуктора. Каждая из щеток выполнена с профилем ее проекции на перпендикулярную валу плоскость в форме треугольника с выпуклыми сторонами.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемая установка для обработки наружной поверхности изделий из бетонных смесей отличается тем, что каждая из цилиндрических щеток установлена на приводном валу с возможностью радиальных и осевого перемещений и соединена с ним посредством коаксиально расположенных на нем винтовых пружин. Каждая из цилиндрических щеток выполнена с размещенным вдоль ее оси механизмом вибрации в виде соединенных с корпусом подшипниковой опоры шаровых упоров и установленных с возможностью взаимодействия с ними выступов, размещенных на одном из торцов цилиндрического корпуса щетки. Приводные валы щеток могут быть выполнены эксцентриковыми. Цилиндрические щетки соединены с приводом посредством одноступенчатого планетарного редуктора, при этом каждая из щеток выполнена с профилем ее проекции на перпендикулярную валу плоскость в форме треугольника с выпуклыми сторонами.

Цилиндрические щетки, установленные на приводном валу посредством упругих элементов - пружин, при силовом взаимодействии с поверхностью изделий работают в автоколебетальном режиме, что способствует повышению их активности в зоне контакта с поверхностью изделий и, следовательно, обеспечивает более качественную их обработку.

При наличии механизма принудительной вибрации цилиндрической щетки вдоль оси ее вращения автоколебания щетки носят устойчивый характер, что также способствует более эффективной и качественной обработке поверхности изделий.

Соединение цилиндрической щетки с приводом посредством планетарного редуктора и выполнение щетки с профилем ее проекции на перпендикулярную валу плоскости в форме треугольника с выпуклыми сторонами позволяет описывать контуру щетки заданную траекторию, что сокращает время на обработку изделий и повышает производительность установки.

На фиг. 1 изображена схема установки для обработки поверхности изделий из бетонных смесей, вид сверху; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - механизмы прижима и отвода щеток (крайнее правое положение); на фиг. 5 - схема установки торцовых щеток; на фиг. 6 - схема установки цилиндрических щеток; на фиг. 7 - цилиндрическая щетка; на фиг. 8 - сечение В-В на фиг. 7; на фиг. 9 и 10 - цилиндрические щетки, снабженные механизмом вибрации вдоль оси вращения, в двух положениях; на фиг. 11 - цилиндрическая щетка с эксцентриковым приводным валом; на фиг. 12 - цилиндрическая щетка с приводом посредством одноступенчатого планетарного редуктора; на фиг. 13 - разрез Г-Г на фиг. 12.

Установка содержит раму 1, в горизонтальных направляющих 2 которой установлена каретка 3 с торцовыми щетками 4 для предварительной очистки изделия. Торцовые щетки изготовлены из стальной проволоки и имеют привод 5 с цепной передачей 6. Приводные валы 7 торцовых щеток 4 выполнены составными из наружных закрепленных на каретке 3 трубчатых и размещенных в них внутренних горизонтально подвижных частей. Торцовые щетки 4 имеют возможность перемещений в осевом направлении с помощью механизма их прижима и отвода.

Механизм прижима торцовых щеток 4 выполнен в виде трособлочной системы 8 и противовеса 9, массу которого можно менять. Прижимные блоки 10 трособлочной системы 8 закреплены на свободнх концах внутренних горизонтально подвижных частей приводных валов 7 торцовых щеток 4 посредством подшипников 11 качения. Блоки 10 имеют обоймы 12 с пазами для прохода гибкой связи трособлочной системы 8, фиксирующей от поворота обойму. Гибкая связь трособлочной системы 8 одним концом прикреплена к каретке 3, а другим - соединена с противовесом 9.

Механизм отвода торцовых щеток 4 выполнен в виде трособлочной системы 13 с противовесом 14. Гибкая связь трособлочной системы 13 закреплена одним концом к каретке 3, а другим - к силовому цилиндру 15, закрепленному на раме 1.

Для чистовой обработки поверхностти изделий служат две наклонные цилиндрические щетки 16, установленные на раме 1 посредством двуплечих рычагов 17.

Подвод цилиндрических щеток 16 осуществляется трособлочной системой 18, прикрепленной к свободным концам рычагов 17, и противовесом 19. Их отвод осуществляется трособлочной системой 20 противовесом 21 и силовым цилиндром 22. Щетки 16 могут быть выполнены резинотканевыми или из синтетических эластичных элементов и имеют привод 23.

Цилиндрические щетки 16 свободно расположены на приводных валах 24, при этом на каждом из валов коаксиально расположены разнонаправленные цилиндрические винтовые пружины 25 растяжения-сжатия, наружные концы которых закреплены на втулках 26, установленных на валу 24 посредством скользящего соединения шпонка-паз с возможностью перемещения вдоль него. Внутренние концы пружин 25 жестко укреплены на ступицах 27 цилиндрического корпуса 28 щеток 16, свободно охватывающих приводной вал 24.

Цилиндрические щетки 16 могут быть дополнительно снабжены механизмом их вибрации вдоль оси вращения упомянутых щеток. Механизм принудительной вибрации щеток выполнен из шаровых упоров 29, неподвижно соединенных с корпусом подшипниковой опоры, и выступов 30, жестко закрепленных на цилиндрическом торце корпуса 28 щеток с возможностью взаимодействия упомянутых выступов с шаровыми упорами. При таком конструктивном выполнении механизма принудительной вибрации щеток приводной вал 24 может быть выполнен эксцентриковым. Наклонные цилиндрические щетки 16 могут быть соединены с приводом посредством одноступенчатого планетарного редуктора. Редуктор содержит установленный с возможностью вращения на валу 24 сателлит 31, который жестко соединен с щеткой 16, соосной с ним, и кинематически - с шестерней 32, укрепленной на корпусе редуктора. При этом наклонная щетка выполнена с профилем ее проекции на перпендикулярную валу 24 плоскость в форме треугольника с выпуклыми сторонами.

Устройство оборудовано коллектором 33 с форсунками для струйной подачи промывочной жидкости.

Установка работает следующим образом.

Подводят каретку 3 с торцовыми щетками 4 к перемещаемому изделию. Для этого силовой цилиндр 15 поднимает противовес 14, противовес 9 опускается, и щетки 4 прижимаются к изделию. Каретка 3 продолжает перемещаться к изделию относительно торцовых щеток 4.

Перемещение каретки 3 относительно торцовых щеток 4 происходит за счет разности усилий, действующих на них с помощью противовесов 9 и 14.

По ходу перемещения изделия оно обрабатывается цилиндрическими щетками 16. Для их прижима необходимо включить силовой цилиндр 22, который с помощью трособлочной системы 20 поднимает противовес 21 и опускает противовес 19 с помощью трособлочной системы 18.

В рабочем режиме очистки силовое взаимодействие и силовой контакт наклонной цилиндрической щетки 16 с поверхностью изделий сложной конфигурации непостоянны (непрерывно меняются в определенных пределах) во времени как в осевом (вдоль приводного вала 24), так и в угловом - фазовом направлениях. Это объясняется изменяющейся формой изделий, неравномерностью площади контакта с ними щетки, переменным удельным давлением щетки на обрабатываемое изделие, что вызывает соответствующее ее взаимодействие с последней. Влияет на изменение силового воздействия щетки с изделием и выполнение приводного вала 24 щетки эксцентричным.

Непостоянство в рабочем режиме указанных силовых воздействий на щетку 16 со стороны изделия приводит к переменной деформации - возбуждению упругих элементов - пружин 25 (связывающих ее упруго с приводным валом 24) как в осевом направлении - вдоль вала 24, так и в угловом - вокруг вала 24, что, в конечном счете проявляется в непрерывном автоколебании цилиндрической щетки 16 в осевом - с амплитудой ±Δ и в угловом - с амплитудой ±α направлениях при одновременном одностороннем непрерывном вращении щетки.

Такое осциллирующее движение цилиндрической щетки повышает ее активность в зоне контакта с поверхностью изделия, очистные эластичные элементы более полно охватывают поверхность в зоне контакта, без микропропусков.

Указанные автоколебания щетки 16 способствуют более эффективному разрушению связей технологических загрязнений с поверхностью изделия за счет тангенциального сдвига ее в двух взаимно перпендикулярнях направлениях, что проявляется в более качественной очистке изделия, снижении промывочного раствора и увеличении срока службы щеток.

Наилучшие условия эксплуатации предлагаемое изобретение обеспечивает при наличии механизма принудительной вибрации щетки вдоль оси ее вращения. Это осуществляется следующим образом. При вращении приводного вала 24 вращается концентрично расположенная на нем цилиндрическая щетка 16. При вращении щетки ее выступы 30, расположенные на цилиндрическом корпусе 28 щетки, периодически вступают в контакт с шаровыми упорами 29, перемещая щетку вдоль приводного вала 24, например вниз, сжимая пружины 25 (фиг. 9). При дальнейшем вращении выступы 30 щетки сходят с шаровых упоров 29. Под действием пружин 25 щетка перемещается вдоль приводного вала 24 вверх (фиг. 10). Это улучшает условия взаимодействий щеточных элементов с поверхностью изделий из бетонных смесей, в результате эффективность обработки изделий повышается.

Рассмотренный механизм принудительного перемещения цилиндрических щеток вдоль оси их вращения позволяет расположить щетки на эксцентриковом валу привода. В этом случае при контакте вращающейся от привода щетки с наружной поверхностью изделия резкого удара очистных элементов с ней не происходит, так как пружины 25, демпфируя удар, делают щетку более податливой, что снижает динамику удара, а следовательно исключается в момент контакта повреждение и выпадание эластичных элементов щетки, снижается ее динамический износ.

В вариант исполнения привода цилиндрических щеток посредством планетарного редуктора вращательное движение от привода передается валу 24. При этом шарнирно закрепленный на нем сателлит 31, обегая шестерню 32 с внутренним зацеплением, будет одновременно вращаться в другую сторону вокруг вала 24, обеспечивая при соответствующих размерных соотношениях нужное планетарное движение соединенной с ним щетки 16 по наружной поверхности изделия. Движение цилиндрической щетки происходит по строго определенному закону и не зависит от каких-либо факторов, характеризующих обрабатываемые плоскости изделий, или от режимных параметров установки.

Выполнение цилиндрической щетки с профилем ее проекции на перпендикулярную валу плоскости в форме треугольника с выпуклыми сторонами при соответствующем передаточном отношении зубчатой пары позволяет описывать контуру щетки гипоциклическую траекторию в виде квадрата со скругленными вершинами (фиг. 13). При этом сокращается время на обработку поверхности изделий, что способствует увеличению производительности установки.

Использование: в производстве изделий сборного бетона и железобетона. Установка содерждит каретку с торцевыми щетками и цилиндрические щетки. Торцовые и цилиндрические щетки снабжены механизмами их прижима и отвода. Каждая цилиндрическая щетка соединена с приводным валом посредством коаксиально расположенных винтовых пружин и имеет возможность радиальных и осевого перемещений. Цилиндрическая щетка может быть снабжена механизмом вибрации. Последний выполнен в виде шаровых упоров и взаимодействующих с ними выступов. Шаровые упоры неподвижно соединены с корпусом подшипниковой опоры. Приводные валы цилиндрических щеток могут быть выполнены эксцентриковыми. Щетки могут быть соединены с приводом через одноступенчатый планетарный редуктор. При этом каждая из щеток выполнена с профилем ее проекции на перпендикулярную валу плоскость в форме треугольника с выпуклыми сторонами. Осциллирующее движение цилиндрической щетки повышает ее активность в зоне контакта с обрабатываемой поверхностью, что ведет к качественной очистке изделий. 3 з. п. ф-лы, 13 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ, содержащая раму, в горизонтальных направляющих которой размещена каретка с торцевыми приводными щетками и механизмами их прижима к изделию и отвода, наклонные цилиндрические щетки, смонтированные на раме посредством двуплечих рычагов, свободные концы которых соединены с подводящей и отводящей трособлочными системами с противовесами и силовым цилиндром, при этом приводные валы торцевых щеток выполнены составными, механизм прижима - в виде трособлочной системы с противовесом, часть блоков которой установлена на свободных концах приводных валов торцевых щеток посредством подшипников качения, а другая часть блоков - на раме и каретке, механизм отвода торцевых щеток выполнен в виде смонтированных на раме отклоняющего блока, силового цилиндра и противовеса, противовес и каретка соединены со штоком силового цилиндра посредством гибкой связи, огибающей отклоняющий блок, отличающаяся тем, что каждая цилиндрическая щетка соединена с валом посредством винтовых пружин, расположенных на нем коаксиально, при этом ее корпус установлен на приводном валу с возможностью радиального и осевого перемещений. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что каждая из цилиндрических щеток снабжена расположенным вдоль ее оси механизмом вибрации, выполненным в виде соединенных с корпусом подшипниковой опоры шаровых упоров и контактирующих с ними выступов, закрепленных на одном из торцов цилиндрического корпуса щетки. 3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что приводные валы цилиндрических щеток выполнены эксцентриковыми. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что цилиндрические щетки соединены с приводом посредством одноступенчатого планетарного редуктора, при этом каждая из щеток имеет профиль проекции на плоскость, перпендикулярную валу, треугольника с выпуклыми сторонами.