Цилиндрическая щетка

(19) (1 А 46 В 7/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ БИБ 3 ИО, Г Бюл, У 8ий технолельных мава чески иалов иленко.2 (088.8)свидетельство СССР А 46 В 7/10, 1986. РИЧЕСКАЯ ЩЕТКА тение относитс удаления с пов ака, ржавчины для резания ме 57) Изобрентам дляеталлов шл к инстру рхностей окалины, аллов. аусенцев ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) АвторскоеУ 1233854, кл. Цель изобретения - повышение долговечности, Цилиндрическая щетка содержит втулку 1 с установленным на нейнабором разделенного кольцеобразны"ми держателями 2,3,4 У-образного проволочного ворса 5 и расположенные напротивоположных ее концах фланцы 6для зажима ворса в зоне его рабочихи нерабочих концов, имеющие на сторонах, обращенных к ворсу,;кольцевыевыступы 7,8, контактирующие в рабочими и нерабочими концами ворса. Выступы имеют выполненные в виде концентричных колец канавки 9, имеющие треугольный профиль с углом при вершине55-65 . Величины радиусов наружных с146 поверхностей держателей, начиная от держателя 4, расположенного на оси симметрии щетки,проходящейперпендикулярно оси ее вращения,до последнего держателя 2 по длине втулки 1 расположены в порядке убывающей арифметическойпрог 1400рессии, Величина радиуса наружной поверхности держателя 4 меньше расстояния от оси вращения щетки до основания кольцевого выступа 7 фланцев 6 на одну-три величины разности прогрессии. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.30 Изобретение относится к инструментам для удаления с поверхностейметаллов шлака, ржавчины, окалины,заусенцев, для резания металлов.Цель изобретения - повышение долговечности,На чертеже представлена щетка,общий вид, разрез.Щетка содержит втулку 1 с установленным на ней набором разделенногокольцеобразными держателями 2, 3 и4 У-образного проволочного ворса 5и расположенные на противоположныхее концах фланцы 6 для зажима ворсав зоне его рабочих и нерабочих концов, имеющие на сторонах, обращенныхк ворсу, кольцевые выступы 7 и 8,контактирующие с рабочими и нерабочими концами ворса, с канавками 9, 20которые имеют треугольный профиль соуглом при вершине 55-65 и выполненыв виде концентричных колец,Кольца 2, 3 и 4 имеют различныерадиусы наружной поверхности, величины которых, начиная от радиусакольца 4, проходящего через ось симметрии щетки, до радиусов крайних подлине втулки колец 2, расположены впорядке убывающей арифметическойпрогрессии, а радиус держателя 4меньше расстояния от оси вращениящетки до основания кольцевого выступа 7 фланцев 6 на одну-три величиныразности прогрессии (г),35Величины радиусов наружней поверх.ности крайних по длине втулки держателей 2, держателя 4, расстояния отоси вращения щетки до основания коль.цевого выступа 7 фланца 6 и ширины 40набора ворса в сечении у периферииколец 2 и 4 и у основания выступов7 и 8 фланцев 6 определяются соотношением( ) 2 ф 2 К(В- Ь г) д й( - -) тп 2(- - ) т 2 емЩЩ ( 2 К (В, - Ь) 27 КВ0,837,где= 3,14 - отношение длин окружности к диаметру;Й - диаметр проволочекворса;и - общее число проволочек ворса; К, " и- радиусы колец 2 и 4и расстояние от осивращения щетки до основания выступа 7 соответственно; Вну В и В - ширина набора проволочного ворса у периферии колец 2 и 4 иу основания выступов7 и 8 фланцев 6 соответственно;Ь - толщина кольца, огибаемого У-образнымворсом;- число колец в наборе.Такое соотношение указанных параметров определяется оптимальными значениями коэффициента:.плотности проволочного ворса, т.е. отношением суммы площадей торцов всех проволочек ворса щетки к занимаемой ими площади на рабочей поверхности, составляющими 0,7850,837, при которых проволочки ворса соприкасаются между со.= бой и имеют зазоры.1Коэффициент плотности проволочного ворса, равный 0,785, является числовым отношением площади вписанного1461400 Подставив это значение 1 в соотношение 1/1 = 50100, получают 10 20 г г50 йР 1 1 100,круга к площади описанного прямоугольника (квадрата). При таком коэффициенте плотности проволочки ворса располагаются правильными рядами по осям, При расположении двух соседних рядов проволочек в шахматном порядке и соприкосновении проволочек между собой коэффициент плотности будет равен 0,837 (определяется геометрическим построением и расчетом). Такое положение занимает проволочный ворс в предлагаемой щетке в зоне между боковыми кольцами и поверхностью прижимных фланцев, контактирующей с ворсом. При увеличении числа рядов проволочек, расположенных в шахматном порядке, коэффициент плотности 1повышается соответственно до 0,856 при трех рядах проволочек, до 0,866 - при четырех рядах и т.д.Свободная длина проволочек ворса и наименьший радиус инерции поперечного сечения проволочек определяется соотношением 1/1 =7 ЕЗ/Ркр 1/1 = 1 ЕЛ/Рк 11 = 50100ъЛ , г5Свободная длина проволочек ворса и прогиб проволочек в процессеработы определяются соотношением 1 2 Е Зк 3-- = - -30где 1 - свободная длина проволочекворса, мм;15Е - прогиб проволочек в процессе работы, мм;Е - модуль упругости материалапроволочек, МПа;Л - момент инерции сечения проволочек относительно главной центральной оси, мм 4;Р - поперечная (тангенциальная)сила, действующая на свобод.ный конец проволочек, Н.В расчетах гибких стержней на деформацию упругого изгиба соотношениеих прогиба и длины по приближеннойтеории определяется из уравнениягде ь 3,14 ккр отношение длины окружности к диаметру; модуль упругости материала проволочек,МПа; момент инерции сечения проволочек относительно главной центральной оси, ммф; наименьшая (первая) критическая или эйлерова сила, Н;свободная длина проволочек ворса, мм наименьший радиус инерции поперечного сечения проволочек,мм. В расчетах на устойчивость стальных стержней по формуле Эйлера их гибкость должна составлять 3 = р 1 Л - 100200, где Ъ - гибкость стержня; ц - коэффициент приведения длины; 1 - длина стержня; д - наименьший радиус инерции поперечного сече.ния стержня. Для консольно закрепленного стержня (проволочки) коэффициент приведения длины (р) равен 2. Тогдадля проволочек ворса цилиндрической щетки=21 Я = 100200 или 1/ = 50100, Из формулы Эйлера Р =Т ЕЛ/1 г определяют 1 = 1 ЕЛ/Ррф 1)Е 1 х 30 где Й,1 М 35 3,31/Г= 2 Е Л/М 1,50 Таким образом, наименьшая величина предела соотношения длины стержня и его прогиба, при котором стержень сохраняет упругость, равна 3,3, что практически соответствует наименьшей 55 величине предела соотношения свободной длины проволочек и их прогиба в процессе работы 1/Г = 3. За наибольшую величину указанного предела теоретически можно брать величину, сколь - прогиб стержня;- длина стержня;- изгибающий момент;- модуль упругости материала стержня;Л- момент инерции сечениястержня относительно главной центральной оси, 40 Данное уравнение дает достаточнуюточность даже при соотношении Г /10,3.Поменяв местами в данном уравнении параметры Г и 1, получим 1/Г 45 = 10/3 - 3,3, а в целом уранение примет видко угодно большую наименьшей величины предела, а практически ее целесообразно взять в 10 раэ больше, чем наименьшая величина предела, т.е. равной 30, Как показывает практика применения аналогичных проволочных щеток, свободная длина проволочек составляет (1) 15 мм, а их натяг в процессе работы, т.е, величина пере мещения свободного конца проволочек от исходной касательной плоскости в перпендикулярном направлении в про. цессе упругого изгибе или, что то же самое, расстояние, на которое переме щается щетка от обрабатываемой поверхности в перпендикулярном к ней направлении, составляет У = 0,51,5 мм. При такой свободной длине проволочек и их,натяге упругий про гиб (2) составляет 35 мм,(по геометрическому построению), а соотношение 1/Г = 15/5 = 3 и 1/Г = 15/3 = 5.В указанных расчетах гибких стержней изгибающий момент в каком-либо 25 сечении к равен М = Р(1- а), а при я= - 1 равен М = Р 1, где М - изгибающий момент; Р - сосредоточенная сила, которой нагружена на свободном конце консоль; 1 - длина консоли, ЭОТаким образом, указанное уравнение после преобразований применительно к проволочкам ворса цилиндрической щетки можно представить в следующем виде351 2 Е Зх 3 - ( 30,рБлагодаря тому, что кольца имеют различные величины радиуса наружной 40 поверхности, при этом величины радиусов, начиная от радиуса наибольшего кольца до радиуса наименьших колец, расположены в порядке убывающей ариф" метической прогрессии, а радиус на ибольшего кольца 4 меньше расстояния от оси вращения щетки до основания выступа 7 на одну-три величины разности прогрессии, уменьшаются зазоры в йроволочном наборе, повьппается 50 плотность ворса, увеличивается площадь контакта средних и прилегающих к ним рядов ворса с боковыми поверхностями колец, что обеспечивает больший силовой контакт колец с ворсом 55 и тем самым предотвращает его проворачивание в процессе работы, а в конечном итоге повьппает надежность крепления ворса и его долговечность,Благодаря определенному соотношению радиусов держателей 2 и 4 и расстояния от оси вращения щетки до основания выступа 7 и ширины набора ворса в сечении у периферии кблец 2 и 4 и у основания выступов 7 и 8 фланцев 6 обеспечивается равномерная плотность проволочного ворса в преде" лах оптимальных значений коэффициента плотности, составляющих 0,7850,837, при которых проволочки ворса соприкасаются между собой и имеют зазоры, что повьппаетнадежность крепления ворса и обеспечивает его упругую деформацию в процессе работы.Благодаря определенному соотношению свободной длины проволочек ворса и наименьшего радиуса инерции поперечного сечения проволочек обеспечивается необходимая гибкость й жесткость проволочного ворса, что повышает эффективность и качество обработки.Благодаря определенному соотношению свободной длины проволочек ворса и прогиба проволочек в процессе работы обеспечиваются упругая деформация (изгиб) проволочек, образование рабочих углов проволочек и действие эффекта клина на обрабатываемую поверхность, что повышает эффективность и качество обработки.Щетка может работать в режимах зачистки и резания металлов. Для работы в режиме резания необходимо, чтобы твердость и предел прочности при растяжении проволоки ворса щетки были вьппе соответственно твердости и предела прочности при растяжении обрабатываемого металла примерно в 1,6 1,8 раза. В качестве ворса можно применять проволоку стальную углеродистую пружинную по ГОСТ 9389- 75, изготовленную, например, из стали марки 65 Г по ГОСТ 1050-74, или проволоку стальную легированную пружинную по ГОСТ 14963-78, изготовленную из стали марок 51 ХФА, 60 С 2 А, 65 С 2 ВА, 70 СЗА по ГОСТ 14959-79.Щетка может быть использована в качестве рабочего инструмента горизонтально-фрезерных и специальных зачистных станков, стационарных установок и передвижных агрегатов, ручных шлифовальных машин и другого механизированного инструмента.В предлагаемой щетке обеспечивается равномерная плотность ворса и1. Цилиндрическая щетка, содержащая втулку с установленными на ней кольцеобразными держателями, несущи ми О-образные пучки проволочного ворса и взаимодействующие с участками их сгиба своей внутренней поверхностью, и расположенные на противоположных концах втулки фланцы, имеющие на сторонах, обращенных к ворсу, кольцевые выступы для сжатия пучков ворса в зоне их рабочих и нерабочих концов с концентрично расположенными кольцевыми канавками треугольного профиля с углом при вершине 55-65о о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьнпения долговечности, величины радиусов наружной поверхности кольцеобраэных держателеф, начиная 40 от держателя, расположенного по оси симметрии щетки, проходящей перпендикулярно оси ее вращения, до последнего по длине втулки держателя, расположены в порядке убывающей арифметической прогрессии, а величина радиуса наружной поверхности, проходящего через ось симметрии щетки, меньше расстояния от оси вращения щетки до основания кольцевого выступа флан ца, взаимодействующего с рабочими концами пучков ворса, на одну - три величины разности прогрессии.2. Щетка по п.1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что величины радиусов 55 наружной поверхности крайних по длине втулки кольцеобразных держателей, держателя, проходящего через ось симметрии щетки, расстояние от оси вра 30 надежность его крепления, так как держатели ворса имеют разные по величине радиусы (диаметры) наружной поверхности и расположены в пирами дальном порядке в конусообразном наборе ворса, в результате чего зазоры между средними и прилегающими к ним рядами проволочного ворса ликвидируются, площадь контакта и соответст венно силовой контакт этих рядов ворса с кольцами повьппается, набор ворса приобретает равномерную плотность, что повьппает надежность крепления ворса и, соответственно, его стой кость и долговечность.Щетка может найти широкое применение в машиностроении и металлообработке.20формула изобретениящения щетки до основания кольцевого выступа фланца, взаимодействующего с рабочими концами пучков ворса, и ширина набора ворса в сечении у периферии крайних по длине и проходящего через ось симметрии щетки держателей и у основания выступов фланцев определяются соотношением) ш2 К(В- Ьг)л О(- - ) ш2---- с27,КВ 0,785где Е модуль упругости материалапроволочек, ИПа;момент инерции сечения проволочек относительно главной центральной оси, мм;наименьшая (первая критическая или эйлерова сила), Н;свободная длина проволочекворса, мм; кр1- диаметр проволочек ворса;- общее число проволочекворса щетки;К,К и К - радиусы наружней поверхности крайних держателей,держателя, прохЬдящегочерез ось симметрии щетки, и расстояние от осивращения щетки до основания выступа фланца, взаимодействующего с рабочимиконцами пучков ворса; В,В, и В - ширина набора проволочного ворса у периферии крайних держателей, держателя,проходящего через ось симметрии щетки, и у основания выступов фланцев соответственно;1( - толщина кольца, огибаемого 15-образным ворсом;г - число колец в наборе.3. Щетка по п.1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что свободная длина проволочек ворса и наименьший радиус инерции поперечного сечения проволочек определяются соотношением10 1461400 1 2 Е,Ь К Р 1 6 30,5 где ГСоставитель М,СонинаРедактор М.Петрова Техред Л.Сердюкова Корректор В,Романенко еЮЕЕВ аивювв ав тЮШ Заказ 620/2 Тираж 326 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д. 4 Л Производственно-издательСкий комбинат "Патент"., г.ужгород, ул. Гагарина, 101 1 - наименьший радиус инерциипоперечного сечения проволочек, мм.4. Щетка по п. 1, о т л и ч а ю - щ а я с я .тем, что свобрдная длина проволочек ворса и прогиб проволочек в процессе работы определяются соот- ношением прогиб проволочек в процессеработы, мм;поперечная (тангенциальная)сила, действующая на свободный конец проволочек, Н.