Spôsob optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj

Číslo patentu: U 6491

Dátum: 03.09.2013

Autor: Beniak Juraj

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Technické riešenie sa týka spôsobu optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj na účely optimalizácie procesu návrhu a vývoja prototypov dezintegračných strojov. Technické riešenie patrí do oblasti strojárstva.V technológiách dezintegrácií rôznych materiálov a surovín je dôležitý návrh nových dezintegračných strojov, ktorý sa často realizuje len na základe určitých skúseností, prácnej výroby prototypov a ich následných skúšok. Vývoj sa tým predlžuje a predražuje. Dezintegračné stroje sú často predimenzované z hľadiska pevnostného a aj z pohľadu príkonov použitých pohonov. To následne predražuje celý stroj, a teda znižuje jeho konkurencieschopnosť pri predaji. Na účely návrhov nových dezintegračných strojov môže slúžiť aj meracie dezintegračné zariadenie, na ktorom je možné dezintegračnú silu určiť nepriamymi metódami napríklad meraním prúdového zaťaženia motora a keďže ide o nepriamu metódu určenia dezintegračných síl aj meranie je často nepresné. Druhou nepriamou metódou merania dezintegračnej sily je meranie krútiaceho momentu. Nevýhodou tohto merania sú vysoké investičné náklady a taktiež ako pri meraní prúdového zaťaženia, merajú sa všetky prídavné sily. Napokon zo stavu techniky je známy vzťah na výpočet sily F 1 . S, ktorý možno aplikovať aj na dezintegračnú silu a so súčinom dezintegračného polomeru Rje k dispozícii hodnota krútiaceho momentu potrebného na dezintegráciu materiálu. Odvodený vzorec pre dezintegračnú silu FD 1 . S teda zohľadňuje len medzu pevnosti materiálu v strihu a plošný obsah materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácii. Pritom sa uvažovalo, že plošný obsah S materiálu sa počíta ako súčin šírky a výšky (b x h) dezintegračného klina, čiže plošný obsah pod klinom, ktorý bude oddelený. Vzorec pre dezintegračnú silu však nezohľadňuje geometríu dezintegračného nástroja a tak nesprávne Volené rezné uhly nástroja môžu urýchliť otupenie nástroja, znížiť životnosť stroja, zvýšiť rezný odpor a ovplyvniť výrobnosť stroja a hospodámosť jeho prevádzky. Vypočítané hodnoty dezintegračných síl však nekorešpondovali s hodnotami dezintegračných síl, ktoré sa získali meraniami na meracom dezintegračnom zariadení, napriklad meraním prúdového zaťaženia motora alebo meraním krútiaceho momentu.Tieto nedostatky zisťovania dezintegračnej sily výpočtom poskytli možnosť riešiť tento problém vhodnými technickými prostriedkami podľa zadaných podmienok na konštrukciu a príkon dezintegračného stroja optimalizáciou ďalších parametrov, ktoré by dávali presnejšie výsledky.Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisovaný spôsob optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj podľa technického riešenia.Uvedené nedostatky sú odstránené spôsobom optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj,kde krútiaci moment je súčinom medze pevnosti materiálu v strihu, polomem dezintegrovaného plošného obsahu a plošného obsahu materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácii podľa tohto technického riešenia. Bolo zistené, že aj geometria dezintegračného nástroja - klina, t. j. veľkosť uhlov dezintegračného nástroja, má spolu s ostatnými reznýmí podmienkami rozhodujúci vplyv na výrobu nástrojov,strojov a hospodámosť obrábania. Dezintegračný nástroj je opísaný troma základnými uhlami. Je to uhol a chrbta, uhol 3 dezintegračného klina a uhol y čela. Uhol chrbta určuje dĺžku stykovej plochy chrbtovej plochy nástroja s reznou plochou obrobku, tým aj trenie, teplotu a opotrebeníe chrbtovej plochy nástroja. Jeho hodnota je funkciou rýchlosti posuvu a mechanických vlastností obrábaného materiálu, ako je krehkosť, húževnatosť. Tento uhol má minimálny vplyv na veľkosť dezintegračnej sily a veľkosť krútiaceho momentu. Uhol rezného klina ovplyvňuje pevnosť rezného klina a množstvo tepla odvedeného nástrojom. Aj tento uhol má minimálny vplyv na veľkosť dezintegračnej sily a veľkosť krútiaceho momentu. Až uhol čela ovplyvňuje rezný odpor a tým aj rezné sily. Jeho veľkosť od zápomých hodnôt až po kladne hodnoty je daná druhom obrábania, druhom obrábaného materiálu, prípadne celkovou konštrukciou dezintegračného nástroja. Druhý poznatok je založený na tom, že je nutné počítať so skutočným plošným obsahom materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácii. Pri určitej geometrii dezintegračného klina s plochým čelom sú to dve bočné plochy S 1 (h x hm) vznikajúce rezom boku dezintegračného nástroja a jedna plocha S 2 (b x hm) vznikajúca rezom čela dezíntegračného nástroja. Ak dezintegračný klin má čelo v tvare hrotu, potom sú to dve len dve bočné plochy. Teda sú to plochy, ktoré vzniknú, ak dezintegračný klin vnikne do materiálu a prestrihne ho. Na základe tohto poznatku je aj vyjadrená podstata technického riešenia, ktorá spočíva v tom, že veľkosť krútiaceho momentu Mk potrebného na dezintegráciu dezintegrovaného materiálu je ďalej závislá od uhla y čela dezintegračného nástroja a od skutočného plošného obsahu S, materiálu, ktorý musidezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácii podľa vzťahu Mk 1.R.S(l-tany), kdey je uhol čela dezintegračného nástroja z intervalu -l 0 ° až 40 °1 je medza pevnosti materiálu V strihu (Mpa)R je polomer dezintegrovaného plošného obsahu (mm)S je skutočný plošný obsah materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj s plochým čelom prekonať pri dezintegrácii (mmz), S 2 . S. S 2, alebo S 2 . S. kde S. je plocha vznikajúca rezom boku dezintegračného nástroj a, S je plocha vznikaj úca rezom čela dezintegračného nástroj a.Dezintegračná sila je potom vyjadrená vzťahom FD 1.S(l -tany)/RPrínos pre prax a výhody spôsobu optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj podľa vytvoreného technického riešenia sú zjavné z účinkov, ktorými sa prejavuje navonok. Podstatnou výhodou je fakt, že sa získal nástroj na efektívne a rýchle zistenie hodnôt dezintegračných síl a teda aj knitiaceho momentu, čoje základom na návrh optimálnej konštrukcie dezintegračného stroja.Prehľad obrázkov na výkresochNa priložených výkresoch sú zobrazené znaky riešenia, ktoré súvisia so spôsobom optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj podľa technického riešenia. Na obr. l je znázomená geometria dezintegračného klina. Na obr. 2 je znázomené vyobrazenie plochy S použitej na výpočet dezintegračnej sily.Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia technického riešenia sú predstavované na ilustráciu a nie ako obmedzenia technických riešení. Odborníci znalí stavom techniky nájdu alebo budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov k špecifickým uskutočneniam technického riešenia. Aj takéto ekvivalenty budú patriť do rozsahu nasledujúcich nárokov. Pre odbomíkov znalých stavom techniky nemôže robiť problém optimálneho navrhnutia konštrukcie, preto tieto znaky neboli detailne riešené.V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu technického riešenia je opísaný spôsob optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj podľajedného voľného parametra. Veľkosť krútiaceho momentu M potrebného na dezintegráciu dezintegrovaného materiálu je závislá od medze pevnosti materiálu V strihu, od polomem dezintegrovaného plošného obsahu a ďalej je závislá od uhla y čela dezintegračného nástroja a od skutočného plošného obsahu S materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácii podľa vzťahuZadané podmienky na výpočet sú nasledovné. Dezintegrovaným materiálom je smrekové drevo s r 6,7 Mpa. Pracovným nástroj om je dezintegračný klin, ktorého y je 20 °, čoje znázomené na obr. l. Polomer kotúča s dezintegračným klinom je R 0,1 165 m. Premenným parametrom je S znázomeným na obr. 2 s hodnotami z tabuľky č. l.Aplikácia výpočtom podľa vzorca (l) poskytne výsledky hodnôt krútiaceho momentu podľa tabuľky č. 2.V nasledujúcej tabuľke č. 3 sú uvedené vypočítaná hodnoty krútiaceho momentu pre konkrétny uhol y čela dezintegračného nástroja a premenný skutočný plošný obsah Sm materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácii.V nasledujúcej tabuľke č. 4 je uvedený rozdiel medzi vypočítanými a nameranými hodnotami krútiaceho momentu pre konkrétny uhol y čela dezintegračného nástroja a premenný skutočný plošný obsah Sm materiáiu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácii.V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu technického riešenia je opísaný spôsob optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj podľa druhého voľného parametra. Ako už bolo uvedené, tak veľkosť krútiaceho momentu Mk potrebného na dezintegráciu dezintegrovaného materiálu je závislá od medze pevnosti materiálu v strihu, od polomeru dezintegrovaného plošného obsahu a ďalej je závislá od uhla y čela dezintegračného nástroja a od skutočného plošného obsahu Sm materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácii podľa vzťahuZadané podmienky na výpočet sú nasledovné. Dezintegrovaným materiálom je smrekove drevo s ľ 6,7 Mpa. Pracovným nástrojom je dezintegračný klin, ktorého y je premenným parametrom v intervale 10 ° až 40 °, čo je znázomené hodnotami z tabuľky č. 5. Polomer kotúča s dezintegračným klinom je R 0,1 165 m. Skutočný plošný obsah Sm materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať je 607,2 (mmz).Aplikácia výpočtom podľa vzorca (l) poskytne výsledky hodnôt krútiaceho mementu podľa tabuľky č. 6.V nasledujúcej tabuľke č. 7 sú uvedené vypočítané hodnoty krútiaceho momentu pre konkrétny skutočný plošný obsah 8, materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácii a premenný uhol y čela dezintegračného nástroja.V nasledujúcej tabuľke č. 8 je uvedený rozdiel medzi vypočítanými a nameranými hodnotami krútiaceho momentu pre konkrétny skutočný plošný obsah S, materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať je 607,2 (mmz) a premenný uhol y čela dezintegračného nástroja.Zhodnotenie pre oba príklady je také, že homá hranica uhla y čela dezintegračného nástrojaje obmedzená pevnosťou klina a spodná hranica je obmedzená schopnosťou klina zachytiť materiál. Z experimentálnych a vypočítaných hodnôt možno konštatovať významnosť uhla y čela dezintegračného nástroja, kde pre hraničné hodnoty uhla y čela -10 ° až 40 ° je rozdiel hodnôt krútiaceho momentu približne sedemnásobný.Spôsob optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj podľa technického riešenia nachádza využiteľnosť v strojárstve.Spôsob optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj, kde krútiaci moment je súčinom medze pevnosti materiálu V strihu, polomeru dezintegrovaného plošného obsahu, v y z n a č uj ú c i s a t ý m , že veľkosť krútiaceho momentu Mk potrebného na dezintegráciu dezíntegrovaného materiálu je ďalej závislá od uhla čela y dezintegračného nástroja a od skutočného plošného obsahu S, materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácíi podľa vzťahuy je uhol čela dezintegračného nástroja z intervalu -10 ° až 40 °T je medza pevnosti materiálu v strihu (MPa)R je polomer dezintegrovaného plošného obsahu (mm)Sm je skutočný plošný obsah materiálu, ktorý musí dezintegračný nástroj prekonať pri dezintegrácii (mmz).

MPK / Značky

MPK: B02C 23/00, G01L 3/26

Značky: dezintegračný, krútiaceho, spôsob, momentu, stroj, optimalizácie

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-u6491-sposob-optimalizacie-krutiaceho-momentu-pre-dezintegracny-stroj.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob optimalizácie krútiaceho momentu pre dezintegračný stroj</a>

Podobne patenty