СПОСОБ СОЗДАНИЯ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 2016 года по МПК E21C31/04 E21B7/24 E21B3/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин с вращающимся рабочим органом по разрушению материалов, транспортировке, перемешиванию, мойке и других устройствах.

Известны приводы рабочих органов, включающие двигатель, редуктор, возбудитель крутильных колебаний (А.с. СССР №1802112, опубл. 15.03.1993; патент РФ на изобретение №2341636, опубл. 20.12.2008; патент РФ на изобретение №2413831, опубл. 10.03.2011).

Недостатком известных конструкций является неизменная кинематическая связь равномерного вращения и возбудителя крутильных колебаний, ограничивающая возможность выбора необходимого и достаточного потребления энергии на каждую составляющую часть движения и дифференциацию регулировки их параметров.

Известны способы создания крутильных колебаний интегрированием равномерного и колебательного движений (патент РФ на изобретение №2018618, опубл. 30.03.94; патент РФ на изобретение №2335676, опубл. 10.10.2008; патент РФ на изобретение №2339014, опубл. 20.11.2008).

Недостатком этих способов являются наложение крутильных колебаний на весь рабочий орган и излишние динамические нагрузки на те части рабочего органа, которые не требуют динамического воздействия и по конструктивным особенностям не способны эффективно воспринимать крутильные колебания, даже при значительных энергозатратах.

Известен также способ определения прочности материалов (А.с. СССР №1368705, опубл. 23.01.88) выбранный в качестве прототипа, где мощность вибратора крутильных колебаний и привода вращения инструмента устанавливаются с помощью дифференциального механизма, при этом соотношение мощности на привод вибрации и привод вращения устанавливается по минимуму энергии разрушения исследуемого материала.

Недостатком известной конструкции является применение одного и того же рабочего органа для вращения и вибровоздействия и невозможность использования особенности конструкции рабочего инструмента равномерного и колебательного движений для получения возможности использования необходимого инструмента и оптимального распределения энергии.

В основу заявленного изобретения положена задача создания экономичной, эффективной и долговечной конструкции, осуществляющей способы импульсного воздействия на обрабатываемые материалы.

Техническим результатом, достигаемым в процессе реализации данного изобретения, является повышение использования подведенной энергии и выхода продукции на единицу мощности; эксплуатационной надежности и долговечности; снижение нагрузок в кинематических парах; исключение динамических нагрузок во вращательном движении.

Указанная цель достигается тем, что способ создания крутильных колебаний предусматривает разделение потоков мощности на вращение и крутильные колебания. За счет объемного разрушения при динамическом воздействии часть рабочего органа, совершающая крутильные колебания, предусматривает точечное воздействие на материал на расстоянии $$\text{l}=\frac{\text{V}}{\text{h}\cdot \text{S}}$$ , где V - объем динамического восприятия; h - высота объема воздействия; S - глубина объема воздействия.

Кроме этого независимое относительное движение динамической составляющей части рабочего органа позволяет создавать технологически необходимые амплитудно-частотные характеристики крутильных колебаний и предусматривать специализированное конструктивное исполнение рабочего органа для динамического и равномерного вращений.

Предлагаемый способ создания крутильных колебаний позволяет максимально использовать подводимую энергию на единицу продукции, улучшить результаты технологического процесса, уменьшить отрицательные влияния вибровоздействия и увеличить долговечность рабочего инструмента и привода вращения.

Заявленное техническое решение отличается от прототипа тем, что технологические потребности равномерного вращения и возбудителя крутильных колебаний изменяются независимо одно от другого. Рабочий орган инструмента выходит в режим оптимального равномерного вращения и колебательного движений, с учетом их индивидуальной потребности в режиме работы и конструктивных особенностей рабочего инструмента.

Признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, поясняются с помощью устройства, представленного на рисунке. Устройство содержит 1 - вал привода, 2 - редуктор равномерного вращения, 3 - возбудитель крутильных колебаний, 4 - вал равномерного вращения, 5 - вал крутильных колебаний, 6 - рабочий орган динамического вращения, 7 - рабочий орган равномерного вращения.

Работает устройство, поясняющее способ динамического воздействия, следующим образом. Вращение вала 1 через редуктор 2 равномерного вращения задает требуемые параметры вращения валу 4 и рабочему органу 7, возбудитель крутильных колебаний 3 передает амплитудно-частотные характеристики валу 5 и рабочему органу 6. Вал 4 равномерного вращения и вал 5 крутильных колебаний настраиваются на требуемые технические положения потребности обрабатываемого материала независимо один от другого.

Использование заявленного способа создания крутильных колебаний позволяет сократить металлоемкость устройства создания крутильных колебаний; энергопотребление холостого хода; отрицательное воздействие колебания на привод обеспечит оптимальную амплитудно-частотную характеристику крутильных колебаний; использовать необходимый инструмент на этом рабочем органе, повысить долговечность работы. А также обеспечить независимые режимы работы равномерного вращения второй части рабочего органа.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин с вращающимся рабочим органом по разрушению материалов, транспортировке, перемешиванию, мойке и других устройствах. Способ создания крутильных колебаний предусматривает разделение потоков мощности на вращение и крутильные колебания. Независимое относительное движение динамической составляющей части рабочего органа позволяет создавать технологически необходимые амплитудно-частотные характеристики крутильных колебаний и предусматривать специализированное конструктивное исполнение рабочего органа для динамического и равномерного вращений. Устройство содержит вал привода, редуктор равномерного вращения, возбудитель крутильных колебаний, вал равномерного вращения, вал крутильных колебаний, рабочий орган динамического вращения, рабочий орган равномерного вращения. Достигается повышение использования подведенной энергии и выхода продукции на единицу мощности; эксплуатационной надежности и долговечности; снижение нагрузок в кинематических парах. 1 ил.

Способ создания крутильных колебаний, при котором используются равномерное вращение ведомого вала с наложением крутильных колебаний, отличающийся тем, что вал равномерного вращения рабочего органа приводится в движение независимо от вала возбудителя крутильных колебаний элементов рабочего органа, расстояние между точечным воздействием которых не более