Индуктор непрерывного действия для равномерного осесимметричного индукционного нагрева изделий шарообразной формы "комбиспираль"

 

Полезная модель относится к оборудованию для термической обработки изделий шарообразной формы, в частности в массовых производствах мелющих тел и шариков подшипников качения. От известных индукторов непрерывного действия для осесимметричного индукционного нагрева изделий шарообразной формы заявленная модель отличается тем, геометрическая конфигурация направляющего профиля является комбинированной из двух ступеней, где в верхней ступени он изогнут в пространственную винтовую спираль, вписанную в поверхность опрокинутого усеченного конуса, а в нижней ступени он изогнут в разворачивающуюся горизонтальную плоскую спираль со стремительным возрастанием радиуса кривизны. Техническим результатом заявленной полезной модели является достижение обратного поворота направления оси вращения от 90° до горизонтального на выходе из индуктора с усилением ключевого фактора осесимметричности - суммарного времени прогрева при движении шара между двумя колеями с непрерывно изменяющимся направлением оси собственного вращения.

Полезная модель относится к оборудованию для термической обработки изделий шарообразной формы, в частности в массовых производствах мелющих тел и шариков подшипников качения.

Известен индуктор непрерывного действия для симметричного нагрева изделий шарообразной формы, содержащий направляющий профиль, изогнутый в пространственную спираль с переменной кривизной витков и вертикальной осью симметрии, выполненный в поперечном сечении в виде прямоугольника, большие стороны которого наклонены наружу относительно вертикальной оси симметрии индуктора (патент 2453612, бюл. 17, 20.06.2012 г.).

Недостатком этого прототипа является повторение ошибочного утверждения в ранее выданном патенте 2370550 (бюл. 29, 2009 г.) о том, что гиперболоидная конфигурация направляющего профиля обеспечивает двойное опрокидывание направления оси собственного вращения шара благодаря ослаблению воздействия центробежных сил ниже фокальной плоскости из-за возрастания радиуса кривизны профиля.

На самом деле будет продолжаться возрастание центробежных сил пропорционально квадрату возрастающей с ускорением g·sin() окружной скорости центра массы шара ( - угол подъема спирали), а контрвлияние возрастания величины первого порядка - радиуса кривизны - будет ничтожным. Соответственно не произойдет искомый второй (обратный) поворот направления оси собственного вращения шара от 90° до горизонтального на выходе из индуктора.

Другим недостатком (ошибкой) является однозначно выраженный угол 45° наклона больших сторон прямоугольного сечения направляющего профиля относительно вертикальной оси симметрии. Это максимальный, теоретически возможный угол в частном случае для тяжелых шаров (Dy 100, 120) при достаточно большой развернутой длине направляющего профиля.

Технической задачей полезной модели является достижение обратного поворота направления оси вращения от 90° до горизонтального на выходе из индуктора с усилением ключевого фактора осесимметричности - суммарного времени прогрева при движении шара между двумя колеями с непрерывно изменяющимся направлением оси собственного вращения.

Решение поставленной задачи достигается тем, что направляющий профиль в поперечном сечении имеет вид прямоугольника, большие стороны которого наклонены наружу относительно вертикальной оси симметрии индуктора на угол от 45 до 90°, геометрическая конфигурация профиля комбинированная из двух ступеней, где в верхней ступени он изогнут в пространственную винтовую спираль, вписанную в поверхность опрокинутого усеченного конуса или другую, схожую с ней поверхность, а в нижней ступени профиль изогнут в разворачивающуюся горизонтальную плоскую спираль. Такая конфигурация направляющего профиля, обеспечивает на заключительном плоском участке качения шара мгновенное прекращение ускорения движения центра массы шара (g·sin()=0, где - угол подъема спирали) в сочетании со стремительным возрастанием радиуса кривизны (например, по спирали Архимеда или другой схожей с ней).

Описанное техническое решение представлено графической иллюстрацией (фиг.), где а) - главный вид; б) - вид по стрелке «А» на траекторию движения центра массы шара в нижней, плоской ступени направляющего профиля. Спецификация элементов к иллюстрации:

1 - задающий желоб;

2 - прямой участок направляющего профиля на входе в индуктор;

3 - пространственноспиральная верхняя ступень профиля;

4 - трек выкатывания - скатывания шара из одной колеи в другую;

5 - сечение сопряжения верхней ступени с плоскоспиральной

6 - плоскоспиральная нижняя ступень направляющего профиля;

7 - прямой участок профиля на выходе из индуктора.

Очерк динамики изменения направления оси собственного вращения шара в процессе свободного скатывания по комбинированному направляющему профилю.

На прямом участке 2 шар движется по нижней клиновидной колее, направление оси вращения горизонтальное, установившееся при скатывании по задающему желобу 1. Далее при качении по 1 - тому витку спирали в верхней ступени шар под влиянием возросшего центробежного воздействия, преодолевшего гравитационный момент сил трения скольжения с верчением в нижней колее выкатывается на трек 4 (внутренняя поверхность наружной стенки профиля) и продолжает движение в направлении к верхней клиновидной колее по спиральной траектории со сложным пространственным изменением направления оси вращения. На n - ном витке шар, достигнув верхней колеи, самоустанавливается в ней с направлением оси собственного вращения, повернутым на 90° относительно исходного горизонтального. Число степеней свободы шара в этой колее только две - вращение вокруг собственной оси и поступательное движение по колее. После входа в нижнюю, плоскоспиральную ступень 6 мгновенно исчезает ускорение движения шара (g·sin()=0), шар движется по инерции с затухающей скоростью, стремительно возрастает радиус кривизны профиля (например, спираль Архимеда), в итоге ослабевает воздействие центробежной силы и шар под воздействием гравитационного момента сил трения качения выпадает из верхней колеи и продолжает обратное движение по треку профиля в направлении к нижней колее с возвратом направления оси собственного вращения к исходному горизонтальному вплоть до выхода из индуктора по прямому участку 7.

Техническим результатом заявленной полезной модели является достижение обратного поворота направления оси вращения от 90° до горизонтального на выходе из индуктора с усилением ключевого фактора осесимметричности суммарного времени прогрева при движении шара между двумя колеями непрерывно изменяющимся направлением оси собственного вращения.

Индуктор непрерывного действия для равномерного осесимметричного индукционного нагрева изделий шарообразной формы, содержащий направляющий профиль, изогнутый в пространственную спираль с переменной кривизной витков и вертикальной осью симметрии, выполненный в поперечном сечении в виде прямоугольника, большие стороны которого наклонены наружу относительно вертикальной оси симметрии индуктора, отличающийся тем, что направляющий профиль в поперечном сечении имеет вид прямоугольника, большие стороны которого наклонены наружу относительно вертикальной оси симметрии индуктора на угол от 45 до 90°, геометрическая конфигурация профиля комбинированная из двух ступеней, где в верхней ступени он изогнут в пространственную винтовую спираль, вписанную в поверхность опрокинутого усечённого конуса или другую, схожую с ней поверхность, а в нижней ступени профиль изогнут в разворачивающуюся горизонтальную плоскую спираль.

РИСУНКИ



 

Наверх