Станок для магнитно-абразивной обработки большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СТАНОК ДЛЯ МАГНИТНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ БОЛЬШОГО СФЕРИЧЕСКОГО ТОРЦЕВОГО ОСНОВАНИЯ БОЧКООБРАЗНОГО РОЛИКА(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(72) Авторы Акулович Леонид Михайлович Сергеев Леонид Ефимович Агейчик Валерий Александрович Ермаков Николай Иванович Ворошухо Олег Николаевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный аграрный технический университет(57) Станок для магнитно-абразивной обработки большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика, содержащий С-образную станину и магнитную систему,состоящую из проходящего через станину ярма и электромагнитных катушек, установленных на нижнем ведущем и верхнем прижимном дисках, связанных с приводами вращения, причем верхний прижимной диск связан с приводом вращения вокруг лежащей в плоскости симметрии ярма вертикальной оси с угловой скоростьюи выполнен в виде расположенного дном вверх симметрично оси вращения цилиндрического металлического 82812012.06.30 стакана с наружным и внутренним диаметрами соответственно 188190 и 148150 мм,обращенная вниз кромка которого имеет в осевом сечении угол наклона к оси симметрии 3739 градусов, причем ее наружная часть расположена ниже внутренней, нижний ведущий диск имеет ось симметрии, лежащую в плоскости симметрии ярма, выполнен в виде патрона с верхним отверстием под установленный в него соосно меньшим основанием вниз и выступающим за его пределы большим сферическим торцевым основанием вверх бочкообразный ролик и связан с приводом вращения вокруг лежащей в плоскости симметрии ярма, наклоненной к горизонтали на угол 3739 градусов оси с угловой скоростью р, при этом в проходящем через плоскость симметрии ярма сечении ось симметрии и вращения патрона с роликом проходит через середину кромки цилиндрического стакана верхнего прижимного диска перпендикулярно ей, а направления вращения дисков направлены так, что их окружные скорости со стороны внешней части кромки направлены в разные стороны, а со стороны ее внутренней части совпадают, причем р(2,5-3,0),где р - угловая скорость патрона с роликом- угловая скорость верхнего прижимного диска,отличающийся тем, что кромка цилиндрического стакана верхнего прижимного диска выполнена в проходящем через плоскость симметрии ярма сечении симметрично оси симметрии верхнего прижимного диска в виде астроиды, уравнение которой имеет вид 2/32/32/3,,относительно находящихся в проходящем через плоскость симметрии ярма сечении осей координат с началом в точке , расположенной по оси симметрии и вращения патрона с роликом на расстоянии вверх от большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика, равном-2, причем ось ординатнаправлена вертикально вверх, а ось абсцисснаправлена перпендикулярно ей в сторону оси вращения цилиндрического стакана верхнего прижимного диска,где- расстояние по оси вращения и симметрии ролика от его большого сферического торцевого основания до начала осей координат- радиус окружности, катящейся без скольжения- радиус большой окружности с центром в начале координат О, по внутренней стороне которой осуществляется процесс качения окружности радиусомв обе стороны от его начального положения, при котором центр этой окружности и ее наиболее удаленная от большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика точка, описывающая при качении окружности в обе стороны астроиду, находятся на оси симметрии и вращения патрона с роликом 0,25 - модуль астроиды- зазор между большим сферическим торцевым основанием ролика и кромкой цилиндрического стакана верхнего прижимного диска, измеренный по оси вращения ролика,равный 23 мм.(56) 1. Патент РБ 7297, МПК В 24 В 31/00, 2011. 2. Нарышкин В.Н., Коросташевский Р.В. Подшипники качения Справочник. - М. Машиностроение, 1984. - С. 60-61. 3. ГОСТ 520-2002. Подшипники качения. Общие технические условия. Межгосударственный стандарт. - Минск, по заказу Госстандарта РФ. - С. 126. 4. ГОСТ 9942-90. Подшипники упорные радиальные роликовые сферические одинарные. Технические условия. - М. ФГУП, Стандартинформ, 2007. - С. 1-5. 5. Воднев В.Т., Наумович А.Ф., Наумович Н.Ф. Основные математические формулы. Минск Вышэйшая школа, 1980. - С. 179-180. 2 82812012.06.30 Полезная модель относится к чистовой обработке изделий ферроабразивным порошком (ФАП) в магнитном поле и может быть использована в различных отраслях машиностроения при обработке поверхностей роликов подшипников качения. Известен 1 станок для магнитно-абразивной обработки сферических торцов бочкообразных роликов, содержащий С-образную станину и магнитную систему, состоящую из проходящего через станину ярма и электромагнитных катушек, установленных на нижнем ведущем и верхнем прижимном дисках, связанных с приводами вращения, причем верхний прижимной диск связан с приводом вращения вокруг лежащей в плоскости симметрии ярма вертикальной оси с угловой скоростьюи выполнен в виде расположенного дном вверх симметрично оси вращения цилиндрического металлического стакана с наружным и внутренним диаметрами соответственно 188190 и 48150 мм, обращенная вниз кромка которого имеет в осевом сечении угол наклона к оси симметрии 3739 градусов, причем ее наружная часть расположена ниже внутренней, нижний ведущий диск имеет ось симметрии, лежащую в плоскости симметрии ярма, выполнен в виде патрона с верхним отверстием под установленный в него соосно меньшим основанием вниз и выступающим за его пределы большим сферическим основанием вверх бочкообразный ролик и связан с приводом вращения вокруг лежащей в плоскости симметрии ярма, наклоненной к горизонтали на угол 3739 градусов оси с угловой скоростью , при этом в проходящем через плоскость симметрии ярма сечении ось симметрии и вращения патрона с роликом проходит через середину кромки цилиндрического стакана верхнего прижимного диска перпендикулярно ей, а направления вращения дисков направлены так, что их окружные скорости со стороны внешней части кромки направлены в разные стороны, а со стороны ее внутренней части совпадают, причем(2,5-3,0),где- угловая скорость патрона с роликом- угловая скорость верхнего прижимного диска. Такое устройство не позволяет производить качественную и производительную магнитно-абразивную обработку поверхностей сферических торцевых оснований бочкообразных роликов роликовых упорных сферических одинарных подшипников серии 9039412 2, 3, 4. Задачей, которую решает полезная модель, является повышение качества и производительности магнитно-абразивной обработки поверхности большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика сферических упорных подшипников. Поставленная задача решается с помощью станка для магнитно-абразивной обработки большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика, содержащего С-образную станину и магнитную систему, состоящую из проходящего через станину ярма и электромагнитных катушек, установленных на нижнем ведущем и верхнем прижимном дисках, связанных с приводами вращения, причем верхний прижимной диск связан с приводом вращения вокруг лежащей в плоскости симметрии ярма вертикальной оси с угловой скоростьюи выполнен в виде расположенного дном вверх симметрично оси вращения цилиндрического металлического стакана с наружным и внутренним диаметрами соответственно 188190 и 148150 мм, обращенная вниз кромка которого имеет в осевом сечении угол наклона к оси симметрии 3739 градусов, причем ее наружная часть расположена ниже внутренней, нижний ведущий диск имеет ось симметрии, лежащую в плоскости симметрии ярма, выполнен в виде патрона с верхним отверстием под установленный в него соосно меньшим основанием вниз и выступающим за его пределы большим сферическим торцевым основанием вверх бочкообразный ролик и связан с приводом вращения вокруг лежащей в плоскости симметрии ярма, наклоненной к горизонтали на угол 3739 градусов оси с угловой скоростью , при этом в проходящем через плоскость симметрии ярма сечении ось симметрии и вращения патрона с роликом проходит через 3 82812012.06.30 середину кромки цилиндрического стакана верхнего прижимного диска перпендикулярно ей, а направления вращения дисков направлены так, что их окружные скорости со стороны внешней части кромки направлены в разные стороны, а со стороны ее внутренней части совпадают, причем р(2,5-3,0),где р - угловая скорость патрона с роликом- угловая скорость верхнего прижимного диска,где кромка цилиндрического стакана верхнего прижимного диска выполнена в проходящем через плоскость симметрии ярма сечении симметрично оси симметрии верхнего прижимного диска в виде астроиды, уравнение которой имеет вид 2/32/32/3,,относительно находящихся в проходящем через плоскость симметрии ярма сечении осей координат с началом в точке , расположенной по оси симметрии и вращения патрона с роликом на расстоянии вверх от большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика, равном-2, причем ось ординатнаправлена вертикально вверх, а ось абсцисснаправлена перпендикулярно ей в сторону оси вращения цилиндрического стакана верхнего прижимного диска,где- расстояние по оси вращения и симметрии ролика от его большого сферического торцевого основания до начала осей координат- радиус окружности, катящейся без скольжения- радиус большой окружности с центром в начале координат О, по внутренней стороне которой осуществляется процесс качения окружности радиусомв обе стороны от его начального положения, при котором центр этой окружности и ее наиболее удаленная от большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика точка, описывающая при качении окружности в обе стороны астроиду, находятся на оси симметрии и вращения патрона с роликом 0,25 - модуль астроиды- зазор между большим сферическим торцевым основанием ролика и кромкой цилиндрического стакана верхнего прижимного диска, измеренный по оси вращения ролика,равный 23 мм. На фиг. 1 изображен общий вид станка с разрезами по оси симметрии ярма на фиг. 2 узелна фиг. 1. Станок для магнитно-абразивной обработки большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика содержит С-образную станину 1 и магнитную систему, состоящую из проходящего через станину 1 ярма 2 и электромагнитных катушек 3 и 4,установленных на нижнем ведущем 5 и верхнем прижимном 6 дисках, связанных с приводами вращения. Верхний прижимной диск 6 связан с приводом вращения от электродвигателя 7 вокруг лежащей в плоскости симметрии ярма 2 вертикальной оси с угловой скоростьюи выполнен в виде расположенного дном вверх симметрично оси вращения цилиндрического металлического магнитопроводящего стакана с наружными внутреннимдиаметрами соответственно 188190 и 148150 мм, обращенная вниз кромка которого имеет в осевом сечении угол наклона к оси симметрии 3739 градусов, причем ее наружная часть расположена ниже внутренней. Прикрепленный нижним концом соосно к верхнему прижимному диску 6, расположенный по вертикальной оси вращения в плоскости симметрии ярма 2, соединенный с электродвигателем 7 с помощью муфты 8 приводной вал 9 содержит шлицевое соединение 10 со стопорным болтом 11 с возможностью изменения длины нижней части приводного вала 9. Нижний ведущий диск имеет ось симметрии и вращения, лежащую в плоскости симметрии ярма 2, и выполнен в виде магнитопроводящего патрона 5 с верхним отверстием под установленный в него соосно меньшим основанием вниз и выступающим за его пределы большим сферическим торцевым осно 4 82812012.06.30 ванием вверх бочкообразный ролик 12 с резиновым, фиксирующим ролик 12 кольцом 13. Патрон 5 связан с приводом вращения от электродвигателя 14 вокруг лежащей в плоскости симметрии ярма 2, наклоненной к горизонтали на угол 3739 градусов оси с угловой скоростью р, при этом в проходящем через плоскость симметрии ярма сечении ось симметрии и вращения патрона 5 с роликом 12 проходит через середину кромки цилиндрического стакана верхнего прижимного диска 6 перпендикулярно ей, а направления вращения патрона 5 и диска 6 направлены так, что их окружные скорости со стороны внешней части кромки в рассматриваемом сечении направлены в разные стороны, а со стороны ее внутренней части совпадают, причем р(2,5-3,0),где р - угловая скорость патрона с роликом- угловая скорость верхнего прижимного диска. Кромка цилиндрического стакана верхнего прижимного диска 6 выполнена в проходящем через плоскость симметрии ярма 2 сечении симметрично оси симметрии и вращения верхнего прижимного диска 6 в виде астроиды, уравнение которой имеет вид 5 2/32/32/3,(1),относительно находящихся в проходящем через плоскость симметрии ярма 2 сечении осей координат с началом в точке О, расположенной по оси симметрии и вращения патрона 5 с роликом 12 на расстоянии вверх от большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика 12, равном-2, причем ось ординатнаправлена вертикально вверх, а ось абсцисс ОХ направлена перпендикулярно ей в сторону оси вращения цилиндрического стакана верхнего прижимного диска,где- расстояние по оси вращения и симметрии ролика от его большого сферического торцевого основания до начала осей координат- радиус окружности, катящейся без скольжения- радиус большой окружности с центром в начале координат , по внутренней стороне которой осуществляется процесс качения окружности радиусомв обе стороны от его начального положения, при котором центр этой окружности 1 и ее наиболее удаленная от большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика точка , описывающая при качении окружности в обе стороны астроиду, находятся на оси симметрии и вращения патрона с роликом 0,25 - модуль астроиды- зазор между большим сферическим торцевым основанием ролика и кромкой цилиндрического стакана верхнего прижимного диска, измеренный по оси вращения ролика равный 23 мм. Согласно 5, радиус сферы большого сферического торцевого основания бочкообразного ролика равен сф 1,50,5,где- параметрический угол, в начальном положении окружности радиусомравный 121123. Для бочкообразных роликов роликовых упорных сферических одинарных подшипников серии 9039412 сф 80 мм, тогда из уравнения (2) получаем 61,6 мм и соответственно из уравнений (1)15,4 мм. Станок работает следующим образом. Перед началом работы после установки обрабатываемого бочкообразного ролика 12 в патрон 5 между сферической поверхностью ролика 12 и кромкой верхнего прижимного диска 6 устанавливается с помощью шлицевого соединения 10 и стопорного болта 11 минимальный зазор 12 мм и помещается ФАП (на фигуре не показано). Патрон 5 вместе с бочкообразным роликом 12 приводится с помощью электродвигателя 14 во вращение во 5 82812012.06.30 круг своей наклонной оси. Одновременно с помощью электродвигателя 7 приводится во вращение вокруг вертикальной оси верхний прижимной диск 6. Торцевая сферическая поверхность бочкообразного ролика 12 плавно и равномерно обрабатывается расположенной между ней и кромкой верхнего прижимного диска 6 ФАП, при этом силы трения, веса и магнитное поле катушек 3 и 4 удерживают бочкообразный ролик 12 в патроне 5. Увеличенная в 2,53,0 раза угловая скорость патрона с роликом по сравнению с угловой скоростью верхнего прижимного диска и установленные направления вращения патрона 5 и диска 6 так, что их окружные скорости со стороны внешней части кромки в сечении по плоскости симметрии ярма направлены в разные стороны, а со стороны ее внутренней части совпадают, позволяют устранить неоднородность абразивного воздействия на сферический торец ролика, а изменение зазора между сферической поверхностью торца ролика 12 и кромкой верхнего прижимного диска 6 обеспечивает подвижность ферроабразивной щетки для нивелирования разницы окружных скоростей точек сферического торца ролика. Проведенные в БГАТУ исследования показали, что выполнение кромки цилиндрического стакана верхнего прижимного диска 6 в проходящем через плоскость симметрии ярма 2 сечении в виде астроиды позволяет повысить степень удержания частиц ферроабразивного порошка на рабочей поверхности полюсного наконечника вследствие оптимального распределения магнитного потока на этой рабочей поверхности, что позволяет повысить размерный и массовый съем материала и качество обработки поверхности сферической поверхности торца ролика. При этом происходит процесс самозатачивания абразивных зерен, снижается степень температурного и абразивного воздействия на сферическую поверхность торца, обеспечивается стабильность качественных характеристик поверхностного слоя торца ролика путем оптимизации глубины резания и уменьшения интенсивности воздействия теплоты,выделяющейся при резании, от периферии к центру ролика. Имеющее место при работе станка перекрестное воздействие абразивных зерен обеспечивает высокую степень точности обработки сферической поверхности торца ролика путем ее совпадения с траекторией движения абразивных зерен и создания эффекта постоянства процесса резания. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6