Привод вращения шпинделя машины для сварки трением Советский патент 1989 года по МПК B23K20/12 F16D33/06 

Изобретение относится к сварке трением, а именно, к оборудованию для ее осуществления.

Цель изобретения - повьппение долговечности привода вращения шпинделя и уменьшение затрат при эксплуатации машины.

На чертеже показан вариант конструкции привода вращения шпинделя машины для сварки трением.

Привод вращения состоит из шпиндельного узла, включающего корпус 1, шпиндель 2 с опорами, зубчатого колеса 3, тормоза 4, электродвигателя 5, ременной передачи 6, приводной фрикционной муфты 7 с электромагнитом 8 ее включения, установленной на промежуточном валу 9, ведущей шестерни 10 и гидродинамической муфты.

Гидродинамическая муфта состоит из корпуса 11, установленного соосно с промежуточным валом 9 и жестко соединенного с ведущей шестерней 10.Внутри корпуса 11 размещены насосное колесо 12, закрепленное на промежуточном валу 9, и турбинное колесо 13, соединенное через упругие элементы 14 с корпусом 11с возможностью ограниченного поворота относительно последнего.

В промежуточном валу 9 выполнены каналы 15 для подвода жидкости в то- ровую полость 16 муфты, а каналы для слива жидкости выполнены в виде соос- ных отверстий 17 и 18 на периферийной части соответственно турбинного колеса 13 и корпуса 11.

ifo

CD

Привод вращения шпинделя машины для сварки трением работает следующим образом.

После запуска машины электродвига- - гель включен и вращение от него передается через ременную передачу 6 на промежуточный вал 9,

Для дальнейшей передачи вращения на шпиндель 2 через каналы 15 в про- ю межуточном валу 9 от системы смазки машины (не показана) подается рабочая жидкость в торцовую полость 16 гидродинамической муфты. Эта жидкость сбрасывается лопатками насосного коле- )5 щения шпинделя 2, близкой к номиналь- са 12 на лопатки турбинного колеса 13 ному значению (порядка 75-80%), то-.

кая муфта не может передавать вращающий момент, и на турбинном, колесе 13 он.становится равным нулю. Отсутствие вращающего момейта позволяет упругим элементам 14 повернуть турбинное колесо 13 относительно корпуса 11 в исходное положение, при котором оси отверстий 17 и 18 совмещаются и рабочая жидкость из торовой полости 16 сливается под действием центробежных сил в корпус 1 шпиндельного узла.

Поскольку приводная фрикционная муфта 7 включается при частоте вращения шпинделя 2, близкой к номиналь- ному значению (порядка 75-80%), то-.

кая муфта не может передавать вращающий момент, и на турбинном, колесе 13 он.становится равным нулю. Отсутствие вращающего момейта позволяет упругим элементам 14 повернуть турбинное колесо 13 относительно корпуса 11 в исходное положение, при котором оси отверстий 17 и 18 совмещаются и рабочая жидкость из торовой полости 16 сливается под действием центробежных сил в корпус 1 шпиндельного узла.

Поскольку приводная фрикционная муфта 7 включается при частоте вра

Изобретение относится к сварке трением, а именно к оборудованию для ее осуществления. Цель изобретения - повышение долговечности привода вращения шпинделя и уменьшение затрат при эксплуатации машины сварки трением. Для этого привод вращения шпинделя машины снабжен разгонной гидродинамической муфтой. Корпус муфты соединен упруго с ее турбинным колесом и кинематически связан со шпинделем. На периферийной части корпуса и турбинного колеса выполнены соосные каналы для слива жидкости из рабочего объема муфты. Конструкция муфты обеспечивает быстрое включение и выключение привода вращения шпинделя. Использование муфты для разгона шпинделя позволяет разгрузить приводную фрикционную муфту привода. 1 ил.

и на последнем появляется вращающий момент в соответствии с принципом работы гидродинамич еской муфты.

Турбинное колесо 13 под действием вращающего момента начинает поворачиваться и, деформируя упругие элементы 14, увлекает за собой корпус 11. За счет деформации упругих элементов 14 происходит поворот турбинного коле- са 13 относительно корпуса 11, благодаря которому ось отверстия 17 в турбинном колесе 13 и ось отверстия 18 в корпусе 11 муфты смещаются, вследствие чего слив рабочей жидкости из то- ровой полости 16 муфты прекращается. Это позволяет осуществить заполнение рабочей жидкости и получить требуемый передаваемый муфтой крутяЕций момент в течение 0,5-1,0 с, т.е. обес- печить нормальную работу привода вращения.

С корпуса 11 муфты вращающий момент передается на ведущую щестерню 10 и далее через зубчатое колесо 3 на шпиндель 2. Под действием враща -., щего момента шпиндель 2 вначале разгоняется до частоты вращения меньше номинальной на 20-25%, что регистрируется датчиком 19 контроля частоты вращения шпинделя 2. Сигнал от датчика 19 преобразуется в команды для включения приводной фрикционной муфты 7 путем передачи напряжения на катушку ее электромагнита 8 и для прекращения подачи жидкости в канал 15.

При совместном действии вращающих моментов гидродинамической и фрикционных муфт частота вращения ведущей шестерни 10 становится равной частот вращения промежуточного вала 9 и следовательно, насосного 12 и турбинного 13 колес. При равенстве частоты вращения колес гидродинамичес

работа сил трения ее фрикционных элементов будет незначительной и составит по сравнению с прототипом всего лишь 10-12,5% исходя из соотношения

А А,

и - 2и)„

0 5 0

д

5

0

5

где А - работа сил трения в фрикционной муфте 7;

А -.то же, по прототипу; номинальная частота вращения

фрикционной муфты; Шд- начальная частота вращения фрикционной муфты.

Это резко уменьшает износ фрикционных элементов муфты.

Дальнейшая передача вращения на стадии нагрева осуществляется лишь приводной фрикционной муфтой 7, что обеспечивает высокий КПД привода,и постоянство частоты вращения шпинделя 2, так как муфта 7 работает при этом лишь как предохранительная и относительное проскальзывание ее фрикционных элементов отсутствует.

Поскольку после слива жидкости из торовой полости 16 вращающий момент гидродинамической муфтой передаваться не может, то она не препятствует торможению шпинделя 2 с необходимым режимом замедления для получения качественного сварного соединения.

Гидродинамическая муфта предлагаемой конструкции обеспечивает быстрое включение и выключение привода вращения шпинделя, не обладает большой сложностью и габаритами. Ее использо - вание позволяет существенно повысить долговечность привода за счет разгрузки приводной фрикционной муфты во время разгона шпинделя, когда и, происходит в основном износ ее фрих- иднонных элементов.

Формула изобретения

Привод вращения шпинделя машины для сварки трением, содержащий электродвигатель и приводную фрикционную муфту, установленную с возможностью взаимодействия шпинделем, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности привода и

1996

уменьшения затрат при эксплуатации машины, он снабжен разгонной гидродинамической муфтой, корпус которой соединен упруго с ее турбинным коле сом и кинематически связан со шпинделем, причем на периферийной части корпуса и турбинного колеса выполнен соосные каналы для слива жидкости из рабочего объема муфты.