ДРОБЕМЕТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК B24C3/00 B24C5/00 

Изобретение относится к обработке деталей дробью и может быть использовано преимущественно в авиастроении для дробеударного формообразования и упрочнения крупногабаритных деталей-оболочек типа панелей и обшивок самолетов.

Основными требованиями качества для данных деталей являются максимальное соответствие их геометрической формы теоретическому контуру самолета и оптимальное с точки зрения ресурса напряженное состояние поверхностного слоя. Это обусловливает применение обработки дробью для формообразования и упрочнения данных деталей. Такая технология применяется фирмами Боинг, Локхид, Макдоннэл-Дуглас и др. (см. Белянин П.Н. Технология и оборудование для производства широкофюзеляжных самолетов в США. М. Машиностроение, 1979. 256 с.), но в России пока отсутствует оборудование для ее реализации.

Неудачи в создании оборудования для формообразования дробью в программном режиме, по мнению автора, объясняются стремлением к копированию зарубежных технических решений без учета специфики в организации производства. Применяемые формой Боинг автоматизированные дробеметные установки в виде камер проходного типа ориентированы на выпуска до 200 самолетов в год и отличаются большими габаритными размерами, сложной конструкцией и очень высокой стоимостью. При этом производство панелей на несколько выпускаемых фирмой самолетов сосредоточено на одном специализированном заводе.

В российских условиях более рациональным является использование небольших дешевых дробеметных установок, позволяющих изготавливать до 40-50 комплектов панелей в год на отдельном предприятии. Практический опыт доказывает перспективность применения установок контактного типа, где дробеметное устройство перемещается относительно неподвижно закрепленной детали, находясь в постоянном контакте с обрабатываемой поверхностью. Важным критерием качества обработки на такой установке является стабильность параметров процесса и возможность использования программного управления.

Предлагаемое дробеметное устройство позволяет решить вопрос создания компактной дробеметной установки контактного типа с программным управлением, что ранее не представлялось возможным.

Известен ряд конструктивных решений дробеметных устройств для обработки плоских или пологих криволинейных поверхностей.

Устройство для обработки поверхностей деталей типа корабельных корпусов, крупногабаритных баков, труб большого диаметра и т.п. (см. заявки Японии N 50-36909, кл. B 24 C 5/06 от 28.11.75; N 50-36912, кл. B 24 C 5/06 от 28.11.75; Великобритании N 1365208, кл. B 24 C 5/06 29.08.74) требуют подачи дроби извне, что не позволяет использовать эти устройства в качестве рабочих органов дробеметных установок контактного типа.

Дробеметные устройства (см. заявку Великобритании N 1583410, кл. B 24 C 3/06 от 28.01.81; а.с. СССР N 364421, кл. B 24 C 7/00, Бюлл. N 5, 1973; а.с. СССР N 1253001, кл. B 24 C 3/14, Бюл. N 18, 1989) имеют замкнутый цикл циркуляции дроби за счет применения сжатого воздуха. Эти устройства при использовании внешней сети сжатого воздуха не могут обеспечить стабильных параметров потока дроби. Применение автономных систем значительно усложняет и удорожает конструкцию. Кроме того, их производительность ниже чем у дробеметных устройств с механической системой циркуляции дроби (см. Патент США N 3900968, кл. B 24 C 3/06 от 26.08.75; заявку Великобритании N 1367390, кл. B 24 C 3/06 от 02.01.75). Здесь после отскока от обрабатываемой поверхности дробь попадает в механизм возврата, имеющий большое число ковшей, расположенных по тороидальной поверхности, и осуществляющих непрерывный сбор и подачу дроби в бункер, расположенный в верхней части устройства, откуда дробь самотеком попадает на лопатки вращающегося дробементного колеса. Недостатками установок такого типа являются большие габаритные размеры, что усложняет и удорожает конструкцию, а указанный способ подачи дроби на лопатки не обеспечивает стабильности процесса.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является дробементная установка, принята за прототип (см. а.с. СССР N 1230810, кл. B 24 C 5/06, Бюл. N 18, 1986), содержащая камеру, в которой соосно установлены дробементное колесо и средство транспортирования дроби к дробементному колесу, выполненное в виде колеса с лопатками эвольвентного профиля. Применение данной установки для высококачественного дробеударного формообразования длинномерных листовых деталей затруднительно по причине неравномерности обработки вследствие порционности подачи дроби; кроме того, расположение в одном корпусе дробементного колеса и средства транспортирования дроби вызывает износ и деформацию последнего, что снижает надежность.

Целью изобретения является повышение качества обработки.

Цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным корпусом и загрузочное колесо выполнено в виде диска с закрепленными на его периферии ковшами, а средство транспортирования дроби в виде шнека, при этом устройство снабжено установленным над шнеком и сообщающимся с ним накопительным бункером, а средство транспортирования дроби и загрузочное колесо установлено в дополнительном корпусе.

Весь комплекс существенных признаков заявляемого изобретения не известен из уровня техники, что соответствует критерию "новизна".

Загрузочное колесо и шнек заявляемого дробеметного устройства имеют одинаковую частоту вращения. Количество ковшей на загрузочном колесе таково, что их производительность по подъему дроби из нижней части корпуса средства транспортирования в накопительный бункер превышает производительность шнека, подающего дробь из бункера в питающий патрубок дробеметного колеса. Вследствие этого, в накопительном бункере поддерживается избыточное количество дроби, что обеспечивает стабильность ее расхода при обработке.

Из анализа патентной и технической литераруры известно применение средств транспортирования дроби в виде колес с большим числом ковшей, подающих дробь в бункер (см. Патент США N 3900968, кл. B 24 C 3/06 от 216.08.75). В данном случае оси вращения средства транспортирования дроби и дробеметного колеса находятся в пересекающихся плоскостях, что не позволяет совместить в одном механизме функции подъема отработавшей дроби и подачи ее на лопатки дробеметного колеса. Шнековые питатели широко используются для дозирования сыпучих материалов (см. Вайнсон А.А. Подъемно-транспортные машины. 4 изд. перераб. и доп. М. Машиностроение, 1989, с. 473). Шнековые транспортеры совместно с ленточными элеваторами применяются в дробеметных камерах проходящего типа (см. РТМ 1.4.1847-88. Дробеметное упрочнение деталей из алюминиевых сплавов. М. НИАТ, 1989). Однако, применение традиционных решений не позволяет создать дробеметное устройство, отличающееся простотой, компактностью и стабильными параметрами потока дроби, определяющими качество обработки.

В предлагаемом техническом решении дробеметное колесо соосно загрузочному колесу средства транспортирования дроби. Конструкция последнего обеспечивает одновременно как подъем отработавшей дроби в накопительный бункер, так и подачу ее к дробеметному колесу с поддержанием избыточного уровня дроби в бункере и обеспечением постоянства расхода.

Это является новым свойством, неизвестным для прототипа и аналогов. Появление этого нового свойства обеспечивает совмещение компактности и простоты конструкции дробеметного устройства с высокими показателями качества обработки: надежностью и стабильностью работы. Следовательно, предлагаемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое дробеметное устройство поясняется эскизами, на которых изображены: на фиг. 1 предлагаемое дробеметное устройство в разрезе; на фиг. 2 вид на устройство со стороны корпуса дробеметного колеса.

Дробеметное устройство (фиг. 1 и 2) включает устройства разгона и транспортирования дроби. Устройство разгона дроби состоит из корпуса 1 с эластичным уплотнением 2, дробеметного колеса 3 с приводом от электродвигателя 4, импеллером 5 и питающим патрубком 6. Средство транспортированя дроби включает: корпус 7, бункер 8, загрузочное колесо 9 с ковшами 10 и шнеком 11, расположенным в корпусе 12, привод вращения, состоящий из электродвигателя 13 и редуктора 14. Устройство разгона и транспортирования соединены фланцем 15 и скатом 16.

В процессе работы эластичное уплотнение 2 корпуса 1 устройства разгона дроби находится в контакте с обрабатываемой поверхностью. Дробь, выбрасываемая вращающимся дробеметным колесом 3, после отскока от детали по скату 16 пропадает в нижнюю часть корпуса 7 средства транспортирования дроби, затем переносится ковшами 10 в накопительный бункер 8, емкость которого позволяет создать избыток дроби, необходимый для стабильной работы дробеметного колеса. Через отверстие в нежней части бункера 8 дробь поступает в корпус 12 шнека 11, откуда транспортируется в питающий патрубок 6, внутри которого находится вращающийся вместе с дробеметным колесом импеллер 5, выбрасывающий дробь на лопатки через выходное отверстие, ориентированное таким образом, чтобы направить дробепоток в окно корпуса 1. Так осуществляется замкнутый цикл циркуляции дроби.

Предлагаемое устройство отличают следующие преимущества:
высокое качество обработки, определяемое стабильностью дробепотока, что обеспечивается шнековой подачей дроби к дробеметному колесу и поддерживанием ее избытка в накопительном бункере;
высокие показатели ресурса, т.к. средство транспортирования дроби размещено в отдельном корпусе и изолировано от активного дробепотока;
компактность, что достигается совмещением в одном механизме функций подъема и подачи дроби к дробеметному колесу;
удобство в эксплуатации, поскольку устройство разгона и средство транспортирования дроби представляют собой самостоятельно функционирующие механизмы, каждый из которых может быть легко демонтирован и заменен новым.

Применение предлагаемого устройства в качестве рабочего органа установки для дробеударного формообразования-упрочнения дает возможность получить требуемый закон изменения интенсивности обработки в любой точке поверхности листовой детали. При этом обеспечивается стабильность параметров технологического процесса, что позволяет использовать программное управление.

Решение данной задачи весьма актуально и обусловлено необходимостью сертификации производства авиационной техники.

Использование: изобретение относится к области обработки деталей дробью и может быть использовано преимущественно в авиастроении для дробеударного формообразования и упрочнения крупногабаритных листовых деталей типа панелей и обшивок самолетов. Существо изобретения: дробеметное устройство перемещается в процессе работы вдоль закрепленной детали и находится в контакте с ее поверхностью посредством эластичного уплотнения. Дробь выбрасывается установленным в корпусе дробеметным колесом. Устройство снабжено дополнительным корпусом с загрузочным колесом, выполненным в виде диска с закрепленными на его периферии ковшами. Дробь при помощи загрузочного колеса подается в накопительный бункер. Средство транспортирования дроби выполнено в виде шнека, сообщающегося с накопительным бункером и питающим патрубком дробеметного колеса. Количество ковшей подобрано так, чтобы производительность загрузочного колеса превышала производительность шнека. Это создает постоянный запас дроби в накопительном бункере, обеспечивая стабильное значение расхода. 2 ил.

Дробеметное устройство, содержащее установленное в корпусе дробеметное колесо с питающим патрубком и размещенное соосно с ним средство транспортирования дроби с загрузочным колесом и с приводом его вращения, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительным корпусом и загрузочное колесо выполнено в виде диска с закрепленными на его периферии ковшами, а средство транспортирования дроби в виде шнека, при этом устройство снабжено установленным над шнеком и сообщающимся с ним накопительным бункером, а средство транспортирования дроби и загрузочное колесо установлены в дополнительном корпусе.