НИИ проблем надежности механических систем при СамГТУ
Приоритеты:
подача заявки: 1999-11-30
публикация патента: 10.11.2002
Изобретение относится к механосборочному производству и может быть использовано при сборке запрессовкой деталей типа вал - втулка. Вибрационное устройство содержит основание, нажимной узел, источник питания и основной и дополнительный концентраторы ультразвуковых колебаний. Концентраторы представляют собой втулки с коническим и цилиндрическим участками на внутренней поверхности и торцом, имеющим внутреннюю поверхность. На указанной внутренней поверхности торца втулок смонтированы концентраторы второй ступени, на торцах которых установлены основной и дополнительный преобразователи. В результате обеспечивается повышение эффективности работы устройства за счет увеличения степени концентрации ультразвуковой энергии. 1 ил.
Вибрационное устройство для запрессовки, содержащее основание, нажимной узел, источник питания, основной и дополнительный преобразователи и основной и дополнительный концентраторы ультразвуковых колебаний в виде втулок с коническим и цилиндрическим участками на внутренней поверхности и торцом, выполненным с внутренней поверхностью, отличающееся тем, что оно снабжено концентраторами второй ступени, смонтированными на внутренней поверхности торца втулок, а основной и дополнительный преобразователи установлены на торцах концентраторов второй ступени.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к механосборочному производству, а именно к устройствам для запрессовки деталей типа вал - втулка. Известно вибрационное устройство для запрессовки (SU 1454636 А1, 30.01.1989, В 23 Р 19/033), содержащее основание, генератор механических колебаний, нажимной узел, приспособление для установки собираемых деталей и концентратор, размещенный на конце стержня. Недостатком описанного устройства является низкая эффективность возбуждения колебаний. Наиболее близким по технической сущности является вибрационное устройство для запрессовки, содержащее основание, нажимной узел, источник питания, основной и дополнительный преобразователи, а также основной и дополнительный концентраторы ультразвуковых колебаний в виде втулок с коническим и цилиндрическим участками на внутренней поверхности и торцом, выполненным с внутренней поверхностью (SU 1454637 А1, 30.01.1989, В 23 Р 19/033). Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы, обусловленная недостаточно высоким коэффициентом усиления используемых концентраторов. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности работы устройства путем увеличения степени концентрации ультразвуковой энергии. Технический результат достигается тем, что вибрационное устройство для запрессовки, содержащее основание, нажимной узел, источник питания, основной и дополнительный преобразователи и основной и дополнительный концентраторы ультразвуковых колебаний в виде втулок с коническим и цилиндрическим участками на внутренней поверхности и торцем, выполненным с внутренней поверхностью, дополнительно снабжено концентраторами второй ступени, смонтированными на внутренней поверхности торца втулок, а основной и дополнительный преобразователи установлены на торцах концентраторов второй ступени. На чертеже представлено заявляемое устройство в разрезе. Вибрационное устройство для запрессовки содержит нажимной узел 1, взаимодействующий с концентратором 2, осуществляющим вибровоздействие на втулку 3, собираемую с валом 4. На внутреннем торце концентратора 2 смонтирован концентратор второй ступени 5, ко второму торцу которого посредством шпильки 6 и демпфера 7 поджат пакетный пьезокерамический вибровозбудитель 8. Для центрирования концентратора 2 центрирующая шайба 9 снабжена резиновым кольцом 10. Вибрационное устройство для запрессовки работает следующим образом. При помощи следящего электропривода (на чертеже не показан) осуществляется сближение и взаимное ориентирование собираемых вала 4 и втулки 3, при этом втулка 3 размещена в зоне рабочего торца концентратора 2, включением источника питания (на чертеже не показан) напряжение синусоидальной формы и резонансной частоты подается на обкладки пакетного пьезокерамического вибровозбудителя 8, который, изменяя вследствие обратного пьезоэффекта свои геометрические размеры, возбуждает ультразвуковые колебания концентратора второй ступени 5. В случае его выполнения в виде круглого стержня с экспоненциальным изменением сечения коэффициент трансформации будет равен 10. Выходной торец концентратора второй ступени 5 поджат к внутреннему торцу концентратора 2, что обеспечивает возбуждение в нем ультразвуковых колебаний. При этом плоский внешний торец концентратора 2, совершая изгибные колебания, обеспечивает формирование упругого газового слоя между ним и эквидистантной ему поверхностью нажимного узла 1, то есть внешний торец концентратора 2 работает как вибронесущая газовая опора. Одновременно отраженные от торца ультразвуковые колебания усиливаются концентратором 2 с внутренней конической поверхностью, коэффициент трансформации которого также равен 10. Таким образом, суммарный коэффициент трансформации колебательной системы устройства будет равен 100, причем за счет размещения концентратора второй ступени 5, пакетного пьезокерамического вибровозбудителя 8 и демпфера 7 внутри концентратора 2 увеличение коэффициента трансформации достигнуто без увеличения размеров устройства. Конструкция и работа дополнительных преобразователя и двухступенчатого концентратора ультразвуковых колебаний, воздействующих на вал 4, аналогичны описанным и на чертеже и в описании не приводятся. Применение заявляемого устройства позволяет по сравнению с прототипом на 40-50% повысить эффективность работы за счет почти двукратного увеличения степени концентрации ультразвуковой энергии, которое достигнуто без увеличения габаритов устройства, причем наличие газового слоя между нажимным узлом и колебательной системой с собираемыми деталями облегчает процесс их начального сопряжения.
