индуктор непрерывного действия для симметричного нагрева изделий шарообразной формы

Формула изобретения

Индуктор непрерывного действия для нагрева изделий шарообразной формы, содержащий индуктирующий провод, навитый вокруг направляющего профиля, изогнутого в фасонную пространственную спираль с переменной кривизной витков и вертикальной осью симметрии, геометрически вписанную в поверхность однополостного гиперболоида или в схожие с ней поверхности второго порядка, отличающийся тем, что направляющий профиль выполнен в поперечном сечении в виде прямоугольника, большие стороны которого наклонены наружу относительно вертикальной оси симметрии индуктора на 45°.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию для термической обработки изделий шарообразной формы, в частности, в массовых производствах мелющих тел, шариков подшипников качения и клапанов в гидравлических системах, шаров другого назначения.

Известен индуктор непрерывного действия для симметричного нагрева изделий шарообразной формы, в котором индуктирующий провод навит вокруг направляющего профиля, изогнутого в фасонную пространственную спираль с переменной кривизной витков и вертикальной осью симметрии, вписанную в поверхность однополостного гиперболоида или другую, схожую с ней поверхность второго порядка (патент № 2370550, бюл. № 29, 2009 г.). Недостатком этого известного индуктора является одноколейная желобчатая конфигурация его направляющего профиля корытообразного поперечного сечения, предопределяющая одновременное динамическое взаимодействие скатывающегося по желобу шара с двумя взаимоперпендикулярными поверхностями: постоянное по величине гравитационное - с беговой дорожкой и центробежно нарастающее с вертикальной поверхностью наружной стенки желоба, с неизбежным возникновением явления проскальзывания с верчением относительно обеих этих поверхностей контакта.

Комплексный и изменчивый характер указанных разнонаправленных сил трения, суммировано действующих на пути движения шара по всей криволинейной длине -образного направляющего желоба (трения качения по беговой дорожке и обкатывания вертикальной стенки, трения скольжения с верчением по тем же поверхностям), настолько осложняет проведение необходимых предпроектных расчетно-теоретических обоснований геометрических параметров такого индуктора, обеспечивающих симметричный индукционный нагрев изделий шарообразной формы, что возможность практического использования этих механико-математических исследований для проектирования представляется весьма неопределенной. Это чревато повышенными техническими и финансовыми рисками в процессе опытно-экспериментальных работ по созданию предлагаемого оборудования. Наиболее проблематичным в части предпроектных теоретических обоснований является фактор проскальзывания шаров с верчением при их скатывании в направляющем профиле.

Технической задачей изобретения является исключение проскальзывания шаров с верчением при их скатывании в направляющем профиле.

Решение поставленной задачи достигается тем, что индуктор для нагрева изделий шарообразной формы, содержащий индуктирующий провод, навитый вокруг направляющего профиля, изогнутого в фасонную пространственную спираль с переменной кривизной витков и вертикальной осью симметрии, геометрически вписанную в поверхность однополостного гиперболоида или другие, схожие с ней поверхности второго порядка, имеет новизну, заключающуюся в том, что направляющий профиль в поперечном сечении имеет вид прямоугольника, большие стороны которого наклонены наружу относительно вертикальной оси симметрии индуктора на 45°.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется фиг.1. - главный вид, фиг.2. - в раскрытом виде узел «А» на фиг.1, фиг.3 - узел «Б» на фиг.1, где F_ц - вектора действия центробежных сил. В тонких линиях на фиг.2 и 3 показано построение прямоугольного сечения вычленением из вписанного в окружность квадрата.

Фиг.2 и 3 иллюстрируют двухколейную конструкцию направляющего профиля, обеспечивающую разведение во времени и по разным клиновидным беговым дорожкам (колеям) преимущественного влияния на направление сил собственного вращения катящегося шара двух разнонаправленных сил трения качения - относительно горизонтальной оси и повернутой на 90°. Это и предопределяет искомое исключение проскальзывания шара с верчением.

Динамика и кинематика работы предлагаемого индуктора.

Выше фокальной плоскости направление оси собственного вращения скатывающегося по нижней колее (фиг.2) шара горизонтальное в прямом участке индуктора и некоторое время в начале спирального направляющего профиля (влияние гироскопического момента). Далее, на некоем i-том витке направляющего профиля под воздействием на центр массы шара возросшей центробежной силы он начинает выкатываться из нижней колеи по криволинейной поверхности с образующей линией в виде большой наружной стороны прямоугольного сечения профиля в направлении боковой колеи с поворотом направления оси вращения. В конечном счете, на n-ном витке шар самоустанавливается в качении по боковой колее с направлением оси собственного вращения, повернутым на 90° относительно изначального горизонтального. Ниже фокальной плоскости совершится обратный процесс: с уменьшением кривизны витков и вытекающим ослаблением влияния центробежной силы шар скатиться в исходную нижнюю колею, самоустановится в ней с горизонтальным направлением оси вращения вплоть до выхода из индуктора.

Техническим результатом заявляемого изобретения является исключение проскальзывания шаров с верчением при их скатывании в направляющем профиле.