Способ изготовления изделий с замкнутой полостью

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11 5 4 1) 4 В 22 0 13/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИф,ф.7.ь АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТО(2 (2 (4 51/22-02 .84 .86. Бюл ий полит ярных осеипределять мымих полуосей о перпендикускоростями,х соотношенипо формулам 21ический институ гч Ъ к +")у с 1 22 Р 13/04, 74,5.78..0803.0 гд олуось элл п(54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ С ЗАМКНУТОЙ ПОЛОСТЬЮ путем ния их иэ текучей массы во ся контейнере, о т л и ч а с я тем, что, с целью пол рабочей поверхности в виде да вращения, контейнер с те л оид а ь эллип ния со с соо полуосями сА ) вет нно,и 3 О,сти вращ 0, , О - угловь ия контейнера вок ко уг с сей х, у и тветств сои вращают до отверждения вок 1) 3708 2) 04. 0 6) 07.0 (71) Камс (72) М.С,И (53) 621, (56) Пате У 64128, У 79725,сламов46.046(088.8т СРР кл. Ваявл. 12публик. ИЗДЕЛИЙ формирова- вращающем- ющийчения эллипсои- кучей трех взаимнс угловымипри заданньэллипсоидовло ) ф,)х большая пида,средняя пол- малая полуооси вращИзобретение относится к технологии машиностроения и может найти применение в литейном производстве приИзготовлении, например, эллипсоидоввращения,Цель изобретения - получение рабочей поверхности в виде эллипсоидавращения.На фиг. 1 изображено устройстводля осуществления предлагаемого способа; на фиг, 2 - эпюра сил, действующих в плоскости полуосей а и с эллипсоида, на фиг. 3 - эпюра сил, действующих в плоскости полуосей о и Ьэллипсоида; на Фиг. 4 - изделие, полученное согласно предлагаемому способу, продольный разрез.Способ осуществляется при помощиустройства, состоящего из кснтейнера 1, установленного на валу 2, привода 3, смонтированного на поворотной раме 4, установленной на. валу 5,скрепленном посредством пружины 6с поворотной рамой 7, закрепленнойна валу 8, соединенном посредствомпружины 9 со станиной 10 и несущимрычаг 11, взаимодействующий с приводным профильным кулачком 12, Приводы 3, пружины б и дебалансы 13 с зубчатыми передачами выполнены спаренными из соображений уравновешиваниявращающихся узлов устройства. В необходимых случаях устройство снабжается электромагнитной установкой )4для наведения бегущего снизу вверхэлектромагнитного поля.Текучую массу (Формовочная смесь,жидкий металл, расплавленная стеклян -ная масса и т,п . - в зависимости отназначения изделия) в заданном количестве загружают в контейнер 1, который при помощи привода 3 приводитсяво вращение с угловой скоростью м 3.При этом дебалансы 13, получаядвижение от зубчатого колеса 15 изубчатой передачи 16, также совер;пают вращательное движение, развиваякаждый центробежную силу. Посколькудебалансы на каждой стороне рамы 4устачовлены попарно и совершают вращение во встречных направлениях водной фазе, то составляющие центробежных сил дебалансов, направленныевдоль линии, соединяющей их центрывращения, взаимно уравновешиваются,а направленные перпендикулярно ейсуммируются в равнодействующую, изменяющуюся по гармоническому законуРассмотрим эллипсы, получаемые в продольных сечениях эллипсоида, е 1 атематически эллипсы описываются урав- нениями У Ь Е - = 1 с 5 О где л, у Р - координаты точек эллипса, измеренные в направлении координатных осей,55о,Ь - - полуоси эллипса,(1Тогда модули производных) х тгнгенс круговой частотой, равной угловойскорости соответственного вращенияконтейнера (при передаточном числеот зуочатое о колеса 15 к валу дебаланса, равном единице), Требуемыйсдвиг Фазы этой равнодействующей реализуется первоначальной установкойдебалансов в нужном положении, Равнодействующие центробежных сил обеих 10 пар дебалансов относительно оси вала 5 создают момент, изменяющийсяпо тому же гармоническому закону. Всилу этого поворотная рама 4 с упругими связями в виде пружины 6 совершает вьиужденньее вращательные колебания с той же круговой частотой исдвигом фазы, Одновременно приводится в движение профильный кулачок 12,взаимодействуя с которым, рыч г 11 20 с возвратной пружиной 9 приводит вдвижение вал 8 с поворотной рамой 7.Ба частицы текучей массы, вращающейся вместе с контейнером, действуют центробежные силы, пропорциональ ные квадрату угловой скорости вращательного движения вокруг оси и расстоянию, на которое в данный моментчастица отстоит от оси вращения (радиус вращения). Эпюры центробежных Зб сил, действующих на частицы текучеймассы, показаны на фиг. 2 и 3. Приустранении (или компенсации) влиянияна частицы сил тяжести под воздействием сил, распределение которых показано на эпюрах (Фиг, 2 и 3), свободная поверхность жидкости (текучеймассы) является поверхностью эллип-соида, Этот вывод вытекает из установленного факта совпадения направления о результирующей силы, действующей начастицу, и направления касательнойк поверхности эллипсоида (Фиг, 2 и 3), 1235641Центробежные силы, действующие на частицу текучей массы в рассматриваемой точке, равны 25 Приравнивая выражения (2) и (4), З 0 имеемгх ь хчаг ч гагх2 2 +2х 40 Этот результат позволяет утверждать, что для получения эллипсоида должно отсутствовать влияние сил тяжести на текучую массу, а также отношение суммы квадратов угловых ско ростей вращения контейнера вокруг полуосей поперечного сечения эллипсоида к сумме квадратов угловых скоростей вращения вокруг продольной и одной из поперечных полуосей должно 50равняться отношению квадрата второйиз поперечных полуосей к квадратупродольной полуоси эллипсоида. Эллипсоид вращения получается толь ко при равенстве угловых скоростейвращения вокруг поперечных полуосей( 10б=ох( ) +) ) С= (.) + ) )7 7( х ч) (Ь)где С, С и С, - центробежные силы,действующие вдоль координатныхосей К, у и г 5п - масса частицы,- угловые скоростивращения контейнера вокруг осей хУ и 7На основании выражений (3) при отсутствии сил тяжести тангенсы углови )" наклона касательной оп 1 г. ределяются выражениямиг гЬх х д-)+ иЗ( )к у Выбор конкретной скорости вращения,температуры, массы и других показателей технологического режима зависитот физико-химических свойств применяемых материалов (черные и цветные металлы, стекло, формовочные массы ит.п.). Например, при литье из металлических сплавов можно принять длябольшей скорости вращения контейнераизвестные рекомендации и определитьскорость вращения по формуле:г= 5520/)/у , (7)где 5520 - постоянный для всех сплавов коэффициент,)" - плотность жидкого металла,Г - внутренний радиус отливки.П р и м е р 1. Требуется изготовить из чугуна изделие с эллиптической полостью с полуосями а = 10 см,Ь = 8 см, с = Ь (эллипсоид вращения).Заданное количество жидкого чугуна помещают в контейнер соответствующей формы. В условиях невесомости сообщают контейнеру вращение вокругполуоси а со скоростью 654 об/мин,а вокруг полуосей Ь и с - со скоростью 450 об/мин. Скорости вычисленыпо формулам (7) и (6).После отвердевания изделия вращение вокруг всех трех полуосей прекращают и полученное изделие извлекаютиз контейнера,П р и м е р 2. При тех же условиях требуется изготовить эллипсоид сполуосями а = 10 см, Ь = 8 см,7 см, В этом случае скорости вращения вокруг полуосей соответственноравны 654 об/мин, 493 об/мин,294 об/мин, Если заданы а и Ь , тозначение с нельзя брать произвольным, наименьшее значение с определяется из выражения1 2При с =. сскорость вращения контейнера вокруг наименьшей полуоси равна нулю- 0 (9)Для электропроводных материалов влияние сил тяжести на текучую массу можно компенсировать воздействием бегущего вверх электромагнитного поля.Именно для этих случаев предусмотрена электромагнитная установка 16 (фиг, 1) .Однако наиболее качественные результаты дает осуществление способа1235 б 41 Составитель В,ВербицкиТехред О.Гортвай актор О,Буг Корректор М.ДемчикГодпнс нов комитета СССРоткрытийушская наб., д, 4 твенног етени Ж,в условиях невесомости на космических кораблях и орбитальных станциях, что может найти широкое применение при изготовлении эллипсоидов вращения для оптических устройств.Вращение контейнера с текучей массой продолжают до полного отверждения ее. В полученном эллипсоиде соотношение полуосей соответствует соотношению угловых скоростей, с которыми совершалось вращение контейнера вокруг жестко связанных с ним взаимно перпендикулярных осей ОЧ 2 Заказ 3043/10 Ти ВНИИПИ Государ по делам изо 113035, Москваоизводственно-полиграфическ Полученное изделие (фиг, 4) после разъединения на части может быть использовано как самостоятельное изделие (например, в качестве световых отражателей) либо служить формой для изготовления контрдетгли. Внедрение изобретения расширит 10 возможности изготовления изделий сзамкнутой полостью, например позволит получать эллипсоиды вращения итрехосные эллипсоиды, находящие применение в оптической технике. едприятие, г,ужгород, ул,Проектная,