Стенд для исследования и моделирования процессов резания

(515 6 011/22 Р 1/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ 2,1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 734514, кл. 6 011/22, 1977.2. Авторское свидетельство СССР М 1352004, кл, Е 02 Г 1/00, С 01 Е 1/22, 1986, (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РЕЗАНИЯ (57) Изобретение относится к измерению сопротивления грунтов и других сред резанию и может быть использовано для определения сил, действующих на режущий орган машины. Цель - расширение функциональных возможностей стенда при упрощении конструкции. Стенд состоит из рамы 1, привода 2 и редуктора 3 с выходными валами 4 м 5. Выходной вал 4 соединен с контейнером 6 с имитатором грунта 7. Контейнер 6 имеет продольные и радиальные ребра и установлен на подшипник с опиранием его на полуось, В реборде контейнера 6 выполнено отверстие, К валу 5 крепится винт 15 с гайкой 16, к которой крепится тензозлемент 17, соединенный с центральным кольцом 18. К центральному кольцу 18 посредством упругих стяжек 19 крепятся боковые кольца 20. Центральное 18 и боковое 20 кольца имеют радиальные упоры, зубцы и радиальные отверстия, в которые установлены режущие злементы. К гайке 16 прикреплен палец 22, взаимодействующий с направляющей 23. В нижней части рамь 1 1 установлен поддон 24. 7 ил.Изобретение относится к области измерения сопротивления грунтов и других сред резанию и может быть использовано для определения сил, действующих на режущий орган машины.Известен стенд для измерения сопротивления грунтов резанию 1), состоящий из рамы с,. -образным упругим консольным элементом, на горизонтальном участке которого закреплен держатель с режущим элементом, и тензодатчики, расположенные на вертикальном и горизонтальном участках упругого элемента.Недостатком стенда является суженные функциональные возможности, не позволяющие ориентировать разрушаемую среду в пространстве относительно режущего элемента.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является стенд для исследования процесса резания 2, включающий направляющую тензометрическуютележкус приводом и поддон, причем поддон и привод тележки жестко зафиксированы только относительно направляющих, а направляющие установлены с возможностью поворота и фиксации в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.Недостатком данного стенда является сложность конструкции, обусловленная наличием нескольких приводов, кроме того для гидроцилиндра необходимо наличие гидроаппаратуры. Недостатком данного стенда является также небольшой путь резания имитатора грунтового массива, обусловленный ограниченными размерами поддона,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стенда с одновременным упрощением конструкции,Заявляемый стенд обладает существенными отличиями по сравнению с известными стендами, т.к. совокупность его признаков не совпадает с признаками известных решений и благодаря этой совокупности достигается полокительный эффект, выраженный в расширении функциональных возможностей и упрощении конструк.ции стенда, Расширение функциональных возможностей обеспечивается эа счет значительного увеличения пути резания, что позволяет более точно моделировать процесс резания, и возможности моделировать процесс резания рабочими органами с траекторно смещенными зубьями. Упрощение конструкции обеспечивается наличием одного привода.На фиг.1 изображен стенд, вид сбоку, нэ фиг.2- узелна фиг.1, на фиг.3 - разрез , по А-А на фиг.1 (увеличено) на фиг,4 - узел 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 1 на фиг.3; на фиг.5 - контейнер с имитатором грунтового массива, разрез; на фиг.6 - векторная схема скоростей; на фиг,7 - схема к определению расстояния между резами,Стенд состоит из рамы 1, на которой установлен привод 2 и редуктор 3 с двумя выходными валами 4 и 5, Выходной вал 4 находится в зацеплении с контейнером 6, на котором расположен материал, имитирующий грунтовой массив 7(стеарин, воск, озокерит или парафин), Конец вала 4 выполнен четырехгранным, На контейнере 6 выполнены продольные ребра 8, а на ребордах - радиальные ребра 9. Контейнер 6 имеет также подшипник 10, в котором установлена полуось 11, имеющая на своем втором конце прикрепленный винт 12, взаимодействующий с опорой 13, В реборде контейнера 6 выполнено отверстие 14 для заливки расплавленного имитатора грунтового массива 7,К выходному валу 5 редуктора 3 крепится винт 15 с гайкой 16, к которой крепится тензоэлемент 17. К тензоэлементу 17 кестко крепится центральное кольцо 18, имеющее с двух сторон радиальные упорные зубцы, которые выполнены с наклоном в сторону вращения контейнера с имитатором грунтового массива 7. К центральному кольцу 18 посредством упругих элементов 19 крепятся боковые кольца 20, имеющие с двух сторон чередующиеся зубцы для фиксированного углового поворота, Центральное 18 и боковые 20 кольца имект радиальные отверстия для крепления сменных режущих элементов 21, выполненных с возможностью фиксированного поворота в плане и выдвижения, К верхней части гайки 16 жестко прикреплен палец 22, второй конец которого расположен в направляющей 23, В никней части рамы 1 установлен поддон 24.Стенд работает следующим образом, В начале подготавливается имитатор грунтового массива 7. Для этого материал, выбранный в качестве имитатора грунтового массива (стеарин, воск, озокерит или парафин) с температурой плавления 6090 С, доводят до жидкого состояния. Поворотом винта 12 полуось 11 выводится из подшипника 10, контейнер 6 извлекается из рамы 1, После этого контейнер 6 устанавливается в вертикальное положение, ставится цилиндрическая опалубка и в отверстие 14 заливается расплавленный имитатор грунтового массива 7, После остывания имитатора 7 (стеарин и т.п.) цилиндрическая опалубка удаляется, контейнер 6 одной стороной устанавливается на четырехгранный конец35 где а - угол между продольной осевой плоскостью ножа и плоскостью, нормальной к оси контейнера; 40Чг - скорость перемещения гайки;Чк - линейная скорость контейнера в точке соприкосновения с режущей кромкой ножа.Или после пребразовэний: 45 Р 7 Ок2; пО где Р - шаг резьбы;502". - число заходов резьбы;Ок - передаточное отношение от двигателя к контейнеру;Я=г-Ь, где г - радиус контейнера; Ь - глубина резания, 55Оо - передаточное отношение от двигатсля к винту.Включением двигателя 2 привадлтслодновременно в движение контейнер 6 с выходного вала 4 редуктора 3, а вторал сторона контейнера 6 устанавливается своимподшипником 10 на полуось 11, которая перемещается путем поворота винта 12, Продольные 8 и радиальные 9 ребра служат для 5увеличения зацепления между контейнерам6 и имитатором грунтового массива 7. Сменные рекущие элементы (или один элемент)21 устанавливаются в радиальные отверстия колец 8 и 20(длл одного ножа в отверстие кольца 18) в зависимости от того,процесс разработки какого забоя необходимо моделировать (прямой забой, боковойзабой обратного ската, обратный забой),Перед этим в имитаторе грунтового массива 157 под режущим элементом (элементами) 21делается углубление нд моделируемую глубину резания,Если необходимо моделировать косоерезание(работа роторного экскаватора при 20рабочем движении поворота стрелы), то режущий элемент (элементы) 21 устанавливается под углом а = 90 между продольнойосевой плоскостью накд и плоскостью, нормальной к оси контейнера с имитатором 25грунтового массива 7. Длл моделированиялобового резания (работа одноковшовогоэкскаватора или роторного экскаватора привыдвижении стрелы) сменный режущий элемент устанавливается под углом г 90" в 30сторону разработки забоя.Угол а определяется из выражения(см.фиг.4) имитатором грунтового массива 7 и винт 15, Сменный режущий элемент (элементы) 21 режет имитатор грунта 7, а при помощи тензоэлемента 17 происходит регистрацил составляющих сил сопротивления среды резанию при данных технологических условилх. Палец 22 перемещается в направляющей в направляющей 23 и служит для предотвращения поворота гайки 16,При моделировании процесса резания рабочими органами с трдекторно смещенными зубьями боковые кольца 20 проворачиваются до получения необходимого смещения (см.фиг,2),Разработанный режущим элементом 21 имитатор грунта 7 попадает на поддон 24 для последующего исследования характера стружки.При имитации блокированного резания за один оборот контейнера с имитатором грунтового массива 7 сменный режущий элемент 21 должен перемещаться на величину2 С, где С - половина ширины расширяющейся части прорезиС = - + Кбокпс 19 уЬ2где Ь - ширина ножа;61Кб .= - коэффициент глубины расЬширяощейся части прорези;й - глубина резания;11 - глубина рдсширенил прорези;у - угол наклона боковых расширенийи рорези (см,фиг,5),При имитации полусвобадного резанияза один оборот контейнера с имитаторомгрунтового массива 7 сменный режущийэлемент 21 должен перемещдтьсл на величину 2 С,Увеличение длины реза осуществляетсяза счет того, что резание имитатора грунтапроисходит по спирали,Таким образом, данное техническоерешение по сравнению с известными обладает расширенными функциональнымивозможностями, заключающимисл в увеличении пути резания, д также в вазмокностимоделированил резания рабочими органами как с траекторно смещенными зубьями,так и с традиционным резанием зубьсв, Наличие одного привода позволяет упроститьконструкциа стенда,Формула изобретенияСтенд длл исследования и маделированил процессов резднил включающий раму снаправляющими, режущие элементы, уста 1777010новленные в держателях, которые закреплены на тензоэлементе, присоединенном к механизму передвижения режущих элементов, подвижный контейнер с имитатором грунтового массива и механизмы привода, о т л и ч а ю щ и й,с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей при упрощении конструкции, контейнер с имитатором грунтового массива выполнен в виде цилиндра и установлен на раме с возможностью вращения, а держатели режущих элементов выполнены в виде центрального и боковых колец, соединенных между собой посредством упругих элементов и установленных концентрично относительно контейнера, причем кольца выполнены с радиальными отверстиями для фиксированной установки в них режущих элементов, а торцевые поверхности колец имеют чередующиеся зубцы для фиксированного углового поворота боковых колец относительно центрального, при этом режущие элементы в радиальных отверстиях колец установлены с возможностью продольного перемещения и поворота, а тензоэлемент установлен на раме подвижно с возможностью перемещения колец по про дальной оси, контейнера, причем приводывращения контейнера и перемещения тензоэлемента выполнены синхронизированными, при этом угол между продольной осевой плоскостью ножа и плоскостью. нор мальной к оси контейнера, определяется поформуле:т 9 а = РЕ(Ок)/2 л ЯОв),15 где Р - шаг резьбы винта, мм;2 - число заходов резьбы;Ок - передаточное отношсние редуктора от двигателя к контейнеру;О, - передаточное отношение редукто ра от двигателя к винту;й = г - и, где г - радиус контейнера, мм;и - глубина резания, мм.1777010 Составитель А, Гаркавенкодактор М. Кузнецова Техред М,Моргентал тор Э, Лончэкова твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Про аказ 4116 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственногокомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5