Цилиндрическая щетка Советский патент 1992 года по МПК A46B7/10 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для обработки и очистки различных поверхностей, в частности неокоренных круглых лесоматериалов и загрязненных, покрытых коррозией труб.

Цель изобретения - повышение долговечности работы устройства.

На фиг.1 изображено устройство, продольное сечение; на фиг 2--то же, вид сбоку; на фиг.З и 4 - варианты выполнения проволочного рабочего элемента; на фиг.5 и 6 - теоретические схемы.

Цилиндрическая щетка (иглофреза) (фиг.1 и 2) состоит из цилиндрического корпуса 1 с фланцем, торцового диска 2, соединяемого с корпусом 1 при помощи шпонки 3 и винтов 4, плавающих осей 5, подвижных шайб 6, проволочного рабочего элемента 7.

Корпус 1 имеет шпоночный паз для фиксации его на приводном валу. Во фланце корпуса по окружности заданного радиуса с фиксированным шагом имеются отверстия для установки в них с зазором концов плавающих осей 5. Аналогичные отверстия с такой же целью имеет торцовый диск 2. Установка оси свободно по типу плавающей обеспечивает ее равномерный износ На плавающие оси 5 шарнирно устанавливаются поочередно шайбы 6 и рабочие элементы 7, причем расстояние (шаг) между соседними рабочими элементами можно регулировать путем увеличения или уменьшения количества шайб. Монтаж производится таким образом, что с целью предотвращения заклинивания при включении и работе устройства, в поперечном сечении на соседних плавающих осях не могут находиться рабочие элементы и должно быть чередование шайб с рабочим элементом. При такой сборке в нерабочем состоянии рабочие элементы находятся или в свободно свисающем состоянии, или контактируют с лежащими в одном поперечном сечении шайбами соседних плавающих осей.

Каждый рабочий элемент (фиг.З и 4) содержит пружину 8 для шарнирного крепле(Л

С

vi

vi

Qs Ю

ния на плавающей оси 5 средней нерабочей части 9 и контактирующей с объектом обработки рабочей части 10. С целью улучшения качества очистки рабочая часть 10 выполнена с рифлением. Такое исполне- ние наиболее приемлемо для объектов с поверхностью, твердость которой значительно ниже твердости материала, из которого изготовлен рабочий элемент. Средняя, нерабочая часть 9,представляет собой глад- кий стержень (фиг.З) или демпфирующую цилиндрическую пружину (фиг.4).

Цилиндрическая щетка работает следующим образом.

После того, как приводной вал достиг- чет необходимого числа оборотов, рабочие элементы за счет центробежных сил устано- вягся в строго радиальном направлении. Далее после поперечной подачи устройства рабочие элементы вступают в контакт с объектом обработки (круглым лесоматериалом или грубой) и за счет ударных нагрузок происходит обработка или очистка последних.

Для более полного объяснения процес- са работы устройства предлагаются следующие теоретические выкладки, Считают, ч го рабочий элемент выполнен без демпфирующей части - жестким,

На фиг.5 изображена структурная схема цилиндрической щетки, когда соприкосновение рабочих элементов с обрабатываемым объектом происходит под нулевым углом. Шарнир А на фиг 5 и 6 есть шарнирное соединение рабочих элементов с плава- ющей осью. Считают, что кривошип ОА вращается равномерно с угловой скоростью.

Кинетическая энергия до соприкосновения с обрабатываемым объектом (круг- лым лесоматериалом, трубой) будет

Т1

Т0 12 -у

(2)

212

(3)

тогда

IT (W2, 6|Ј6

Изменение кинетической энергии бу дет

AT-To-Ti- Kh-H +f- 0 + зЈ + }

(4)

где е тл.

2

Деформируемость материала проволочного рабочего элемента существенно меньше деформируемости удаляемого слоя с объекта обработки (кора круглых лесоматериалов или коррозионный слой металлических груб). Поэтому энергия удара поглотится объектом обработки. Таким образом, энергия, расходуемая на обработку поверхностного слоя объекта, определяется соотношением

Е

ГП2

(5)

Последнее соотношение определяет угловую скорость приводного вала Поскольку процесс обработки носит ударный характер, нет необходимости определять силу для снятия поверхностного слоя объекта обработки.

Умножив (S) на п (число рабочих элементов в щетке) и разделив на период обраще- 2л

ния Т

О)

находят мощность, передаваемую на снятие поверхностного споя

Использование: для обработки и очистки поверхностей. Сущность изобретения цилиндрическая щетка содержит корпус с фланцем, торцовый диск и установленные своими концами во фланце и диске по окружности корпуса оси с шарнирно закрепленными на них проволочными рабочими элементами, между которыми размещены разделительные шайбы. Оси установлены свободно. На каждой паре смежных осей, размещенных по окружности корпуса, проволочный рабочий элемент расположен напротив разделительной шайбы. 6 ил.

где 12 - N омент инерции звена АВ рабочего элемента;

li2

12 ГЛ2 -3+ ГП2(11 + i2) ,

где т - масса рабочего элемента;

h - длина кривошипа ОА - расстояние от оси вращения приводного вала до центра плавающих осей;

2 длина рабочего элемента.

(h + l2)(1)

Кинетическая энергия после соприкосновения с обрабатываемым объектом равна

N

n-nVu М2 оЯ-$

3-27Г

бтг

(6)

0

5

где М2 - масса всех рабочих элементов.

При увеличенной подаче соприкосновение будет происходить под углом (фи 6). Сила R, с которой элемент АВ прижимается к поверхности, определяется через центробежную силу (силой тяжести заведомо можно пренебречь).

Записав сумму моментов относительно шарнира А, получают

рин . и

h + R-hk 0, R--U--(7)

ilk

-ин

Из фиг.5 видно, что hK . С учетом этого

FMH-h -m2(l +I2)2h

R

21Г

212

Соотношение (8) определяет минимальную угловую скорость, обеспечивающую работоспособность предлагаемого устройства за счет сил инерции. Значение силы R определяется силой сопротивления проникновению в поверхностный слой обрабатываемого объекта.

В случае, если средняя нерабочая часть рабочего элемента выполнена демпфирующей в виде цилиндрической пружины, уменьшаются динамические нагрузки на плавающую ось 5.

Данная цилиндрическая щетка отличается простотой в изготовлении и невысокой стоимостью, что делает ее экономически эффективной.

Свободная посадка осей в отверстиях фланца и торцовой шайбы, а также размещение проволочных рабочих элементов на смежных осях, напротив разделительных

5 шайб, значительно увеличивает срок службы как самого ворса, так и осей.

Формула изобретения Цилиндрическая щетка, содержащая

корпус с фланцем, торцовый диск, и установленные своими концами во фланце и диске по окружности корпуса оси с шарнирнс закрепленными на них проволочными рабочими элементами, между которыми размещены разделительные шайбы, отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности, оси установлены свободно, при этом на каждой паре смежных осей, размещенных по окружности корпуса, проволочный рабочий элемент расположен напротив разделительной шайбы.

Фцг.1

Фиг.I

70

евЈеа&

Фиг.З

Фиг.5