Установка для диффузионного борирования шнеков в обмазках с контролем качества Российский патент 2025 года по МПК C23C8/70 A23P30/20 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного производства, а именно к установкам для контроля качества и упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин для животноводства, и может быть использовано как на малых хозяйствах, так и на крупных сельскохозяйственных предприятиях.

Известен аналог - стенд для закалки валов и трубных деталей (патент РФ 2499058), техническим результатом которого является получаемый от использования изобретения процесс в введении подачи охлаждающей жидкости с регулировкой скорости подачи (расхода) жидкости на внутреннюю поверхность трубных деталей, тем самым формируются водяные рубашки вокруг них, которые выравнивают температуру по толщине детали и предохраняют от окисления внутреннюю поверхность, чем улучшают качество внутренней поверхности и процесс термообработки. Состоит из стойки, гидравлического подъемника, гидрооборудования, электрооборудования, приспособления, нижнего центра, индукционного нагревателя, совмещенного со спрейером, узла управления. Основным недостатком данного устройства является отсутствие возможности контроля качества геометрических параметров и упрочнения шнеков диффузионным борированием в обмазках.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существующих признаков относится установка для получения наноструктурированных покрытий деталей с цилиндрической поверхностью с эффектом памяти формы (патент RU 2402628), предназначенная для повышения долговечности и функциональных свойств покрытий деталей с цилиндрической поверхностью, таких как износостойкость, твердость. Она состоит из блока управления, источника питания, понижающего трансформатора, патрона для закрепления детали с цилиндрической поверхностью, трехроликового приспособления для поверхностно-пластического деформирования полученного покрытия с получением наноструктурированного слоя с эффектом памяти формы, плазматрона, устройства для перемещения плазматрона, устройства для охлаждения цилиндрической детали, выполненного в виде двух емкостей, заполненных жидким азотом, порошкового дозатора, пирометров для измерения температуры, плазмообразующих газов, задней бабки, электродвигателя, шкивов для передачи крутящего момента от электродвигателя на патрон, рамы и упрочняемой цилиндрической детали. Основным недостатком этой установки является отсутствие возможности упрочнения шнеков с использованием диффузионного борирования в обмазках с контролем качества.

Анализ известных технических решений показал, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала технических средств для упрочнения деталей типа шнек диффузионным борированием сверхвысокочастотным нагревом в обмазках с возможностью контроля их качества.

Техническим результатом изобретения является увеличение ресурса работы и точности контроля качества деталей типа шнек за счет получения износостойкого упрочняющего покрытия на рабочей кромке шнека, и применения бесконтактных контрольно-измерительных систем.

Для решения указанной технической проблемы и достижения заявленного технического результата установка для диффузионного борирования шнеков в обмазках с контролем качества, содержащей станину, размещенную на опорах перемещающего устройства, стол, подшипниковые узлы, закрепленный на подрамнике электродвигатель, преобразователь частоты, переднюю поворотную ось и заднюю бабку, установленные на станине передней поворотной оси и станине задней бабки соответственно, закрепленный неподвижно на опоре пирометр, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электродвигатель передней поворотной оси, главный винт, выполненный с возможностью приведения стола в движение по принципу шарико-винтовой пары, двумерный лазерный сканер, закрепленный на регулируемом по углу наклона и высоте кронштейне, четырехкулачковую поворотную ось, закрепленную в корпусе передней оси и подключенную к электродвигателю передней поворотной оси с помощью ременной передачи, систему управления и обработки данных (СУОД), выполненную с возможностью сбора, обработки данных и управления электронными компонентами установки, при этом станина передней поворотной оси и станина задней поворотной оси размещены на передней и задней каретках, выполненных с возможностью перемещения по передней и задней направляющим, электродвигатель выполнен шаговым и с возможностью приведения во вращение главного винта через соединительную муфту, стол имеет закрепленные на крепежной раме четыре неповоротных колеса с подшипниками, на столе установлен преобразователь частоты, к которому напрямую подключены индукционный нагреватель и резервуар с погружным насосом для охлаждающей жидкости, выполненный с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости по трубопроводам, соединяющим резервуар и индукционный нагреватель с преобразователем частоты для охлаждения индукционного нагревателя, четырехкулачковая поворотная ось и задняя бабка выполнены с возможностью крепления упрочняемой детали типа шнек, на корпусе передней поворотной оси закреплен лазерный уровень, выполненный с возможностью установления соосности между четырехкулачковой поворотной осью и задней бабкой.

Предложенное техническое решение поясняется чертежом, на котором представлена схема установки для диффузионного борирования шнеков с контролем качества.

Установка состоит из станины установки 1 размещенной на опоре 2 перемещающего устройства 3. К торцам станины установки 1 присоединяются стенки с подшипниковыми узлами 4. При этом используются шариковые радиальные подшипники, обеспечивающие свободное вращение главного винта 5.

Главный винт 5 по принципу шарико-винтовой пары приводит в движение стол 6 с закрепленным на нем преобразователем частоты 7 с подключенным напрямую индукционным нагревателем 8. К столу 6 при помощи крепежной рамы 9 равномерно закреплены четыре неповоротные колеса с подшипниками 10, перемещающиеся по опоре 2, что позволяет обеспечить жесткость и плавности перемещения стола 6. Охлаждение индукционного нагревателя 8 осуществляется благодаря циркуляции охлаждающей жидкости по трубопроводам 11, подключенным к индукционному нагревателю 8 с одной стороны и погружным насосом 12, обеспечивающий циркуляцию воды, с другой стороны. Погружной насос 12 установлен в емкости охлаждающей жидкости 13.

К столу 6 неподвижно закреплена винтовая стойка 14 с размещенным на ней кронштейном 15, на котором установлен двумерный лазерный сканер 16, позволяющий производить контроль геометрических параметров деталей типа шнек.

Главный винт 5 приводится во вращение от шагового электродвигателя 17 через соединительную муфту 18. Шаговый электродвигатель 17 закреплен на подрамнике 19, соединенной со станиной установки 1.

К индукционному нагревателю 8 подводят упрочняемую деталь типа шнек 20, которая закрепляется при помощи четырехкулачковой поворотной оси 21 и задней бабки 22 установленных на станине передней поворотной оси 23 и станине задней бабки 24 соответственно. Станина передней поворотной оси 23 размещена на передней каретке 25 и перемещается по направляющей передней каретки 27, которая неподвижно закреплена на опоре 2. Станина задней бабки 24 размещена на задней каретке 26 и перемещается по направляющей задней каретки 28, которая неподвижно закреплена на опоре 2. Соосность четырехкулачковой поворотной оси 21 и задней бабки 22 обеспечивается лазерным уровнем 29, установленным на корпусе передней поворотной оси 30.

Четырехкулачковая поворотная ось 21 закреплена в корпусе передней поворотной оси 30 и подключена с помощью ременной передачи 31 с электродвигателем передней поворотной оси 32, что приводит во вращательное движение упрочняемую и контролируемую деталь типа шнек 201 необходимой частотой вращения.

На опоре 2 неподвижно закреплена стойка пирометра 33, с размещенным на нем пирометром 34, позволяющий в реальном времени контролировать температуру нагрева детали типа шнек 20.

Управление включением и выключением электронными компонентами установки: преобразователем частоты 7, погружным насосом 12, двумерным лазерным сканером 16, шаговым электродвигателем 17, лазерным уровнем 29, электродвигателем поворотной оси 32 и пирометром 34 осуществляется при помощи системы управления и обработки данных (СУОД) 35.

Установка работает по следующему алгоритму: подготовленный к обработке (с нанесенной шихтой) шнек 20, закрепляется с помощью четырехкулачковой поворотной оси 21 и задней бабки 22, которые размещены на станине передней поворотной оси 23 и станине задней бабки 24 соответственно. Происходит перемещение детали типа шнек 20 к индукционному нагревателю 8 по направляющей передней каретки 27 и направляющей задней каретки 28. От системы управления и обработки данных 35 подается питание на электронные компоненты устройства: преобразователь частоты 7, погружной насос 12, двумерный лазерный сканер 16, шаговый электродвигатель 17, лазерный уровень 29, электродвигатель передней поворотной оси 32 и пирометр 34.

Лазерным уровнем 29 выставляется соосность четырехкулачковой поворотной оси 21 и задней бабки 22, при помощи перемещения передней каретки 25 и задней каретки 26.

Включается двумерный лазерный сканер 16 и происходит запуск шагового электродвигателя 17 приводящего в движение главный винт 5, который перемещает стол 6. Одновременно с запуском шагового электродвигателя 17 запускается электродвигатель передней поворотной оси 32, который с помощью ременной передачи 31 приводит во вращательное движение четырехкулачковую поворотную ось 21. Деталь типа шнек 20 начинает вращение, главный винт 5 перемещает стол 6 вдоль своей оси, с закрепленным на нем винтовой стойкой 14 с размещенным на ней кронштейном 15, на котором установлен двумерный лазерный сканер 16. Происходит контроль геометрических параметров детали типа шнек 20 двумерным лазерным сканером 16. Результаты контроля геометрических параметров детали типа шнек 20 поступают в систему управления и обработки данных (СУОД) 35. После чего стол 6 перемещается в крайнее правое положение установки. Далее происходит запуск преобразователя частоты 7 и погружного насоса 12. Погружной насос 12 циркулирует охлаждающую жидкость по трубопроводам И из емкости с охлаждающей жидкостью 13 через индукционный нагреватель 8. После нагрева индукционного нагревателя 8 до необходимой по технической документации температуры происходит сверхвысокочастотный нагрев рабочей поверхности упрочняемой детали типа шнек 20, которая подведена к индукционному нагревателю 8. Упрочнение детали типа шнек 20 завершается после обработки всей его рабочей поверхности, это происходит когда стол 6 перемещает преобразователь частоты 7 в крайнее левое положение установки.

Принцип действия установки основан на получении поверхностного упрочненного слоя на рабочей кромке деталей типа шнек за счет диффузионного борирования в обмазках сверхвысокочастотным нагревом, получении в реальном времени информации о геометрической форме детали типа шнек и температуры его обработки.

Установка для диффузионного борирования шнеков в обмазках с контролем качества по сравнению с прототипом имеет преимущество:

- использование метода диффузионного борирования сверхвысокочастотным нагревом в обмазках увеличивает ресурс работы деталей типа шнек за счет получения износостойкого упрочняющего покрытия на рабочей кромке детали типа шнек, тем самым повышая его надежность;

- применение бесконтактных контрольно-измерительных систем позволяет, на первоначальном этапе, выявить дефекты, связанные с геометрическими параметрами детали типа шнек и совместить в себе одновременно две операции упрочнение и контроль качества.

Изобретение относится к области сельскохозяйственного производства, а именно к установкам для контроля качества и упрочнения рабочих органов сельскохозяйственных машин для животноводства, и может быть использовано как на малых хозяйствах, так и на крупных сельскохозяйственных предприятиях. Установка содержит станину, размещенную на опорах перемещающего устройства, стол, подшипниковые узлы, закрепленный на подрамнике электродвигатель, преобразователь частоты, переднюю поворотную ось и заднюю бабку, установленные на станине передней поворотной оси и станине задней бабки соответственно, закрепленный неподвижно на опоре пирометр, при этом дополнительно содержит электродвигатель передней поворотной оси, главный винт, выполненный с возможностью приведения стола в движение по принципу шарико-винтовой пары, двумерный лазерный сканер, закрепленный на регулируемом по углу наклона и высоте кронштейне, четырехкулачковую поворотную ось, закрепленную в корпусе передней оси и подключенную к электродвигателю передней поворотной оси с помощью ременной передачи, систему управления и обработки данных (СУОД), выполненную с возможностью сбора, обработки данных и управления электронными компонентами установки, при этом станина передней поворотной оси и станина задней поворотной оси размещены на передней и задней каретках, выполненных с возможностью перемещения по передней и задней направляющим, электродвигатель выполнен шаговым и с возможностью приведения во вращение главного винта через соединительную муфту, стол имеет закрепленные на крепежной раме четыре неповоротных колеса с подшипниками, на столе установлен преобразователь частоты, к которому напрямую подключены индукционный нагреватель и резервуар с погружным насосом для охлаждающей жидкости, выполненный с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости по трубопроводам, соединяющим резервуар и индукционный нагреватель с преобразователем частоты для охлаждения индукционного нагревателя, четырехкулачковая поворотная ось и задняя бабка выполнены с возможностью крепления упрочняемой детали типа шнек, на корпусе передней поворотной оси закреплен лазерный уровень, выполненный с возможностью установления соосности между четырехкулачковой поворотной осью и задней бабкой. Технический результат - увеличение ресурса работы и точности контроля качества деталей типа шнек. 1 ил.

Установка для диффузионного борирования шнеков в обмазках с контролем качества, содержащая станину, размещенную на опорах перемещающего устройства, стол, подшипниковые узлы, закрепленный на подрамнике электродвигатель, преобразователь частоты, переднюю поворотную ось и заднюю бабку, установленные на станине передней поворотной оси и станине задней бабки соответственно, закрепленный неподвижно на опоре пирометр, отличающаяся тем, что дополнительно содержит электродвигатель передней поворотной оси, главный винт, выполненный с возможностью приведения стола в движение по принципу шарико-винтовой пары, двумерный лазерный сканер, закрепленный на регулируемом по углу наклона и высоте кронштейне, четырехкулачковую поворотную ось, закрепленную в корпусе передней оси и подключенную к электродвигателю передней поворотной оси с помощью ременной передачи, систему управления и обработки данных (СУОД), выполненную с возможностью сбора, обработки данных и управления электронными компонентами установки, при этом станина передней поворотной оси и станина задней поворотной оси размещены на передней и задней каретках, выполненных с возможностью перемещения по передней и задней направляющим, электродвигатель выполнен шаговым и с возможностью приведения во вращение главного винта через соединительную муфту, стол имеет закрепленные на крепежной раме четыре неповоротных колеса с подшипниками, на столе установлен преобразователь частоты, к которому напрямую подключены индукционный нагреватель и резервуар с погружным насосом для охлаждающей жидкости, выполненный с возможностью циркуляции охлаждающей жидкости по трубопроводам, соединяющим резервуар и индукционный нагреватель с преобразователем частоты для охлаждения индукционного нагревателя, четырехкулачковая поворотная ось и задняя бабка выполнены с возможностью крепления упрочняемой детали типа шнек, на корпусе передней поворотной оси закреплен лазерный уровень, выполненный с возможностью установления соосности между четырехкулачковой поворотной осью и задней бабкой.