CC BY
18
УДК 621.923
ЕФЕКТИВНА ЕКСПЛУАТАЦ1Я ПОЛШЕРНО-АБРАЗИВНО! Щ1ТКИ
Ю.Д. Абрашкевич, проф., д.т.н., Г.М. Мачишин, асист., к. т.н., Кшвський нацюнальний ушверситет буд1вництва i архггектури
Анотац1я. Розглянуто основт чинники, якг еплиеаютъ на ефектиене еикористання пол1мерно-абразивног щгтки як робочого органа для очищения поеерхонъ eid фарби, ip:rni та pi3uozo роду забрудненъ.
Ключов1 слова: температура, тепло, очищения, пол1мерно-абразивиа щгтка.
ЭФФЕКТИВНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПОЛИМЕРНО-АБРАЗИВНОЙ ЩЕТКИ
Ю.Д. Абрашкевич, проф., д.т.н., Г.М. Мачишин, ассист., к.т.н., Киевский национальный университет строительства и архитектуры
Аннотация. Рассмотрены основные факторы, которые влияют на эффективное использование полимерно-абразивной щетки как рабочего органа для очистки поверхностей от краски, ржавчины и разного рода загрязнений.
Ключевые слова: температура, тепло, очистка, полимерно-абразивная щетка.
EFFECTIVE USE OF THE POLYMER-ABRASIVE BRUSH
Yu. Abrashkevych, Prof., D. Sc. (Eng.), G. Machyshyn, T. Asst., Cand. Sc. (Eng.), Kyiv National University of Construction and Architecture
Abstract. Examines the main factors impacting the effective use of the polymer-abrasive brush as a working element for cleaning surfaces from paint, rust and various contaminants.
Key words: temperature, heat, cleaning, polymer-abrasive brush.
Вступ
Одним з ефективних шструмент1в для очищения металевих 1 неметалевих поверхонь вщ лакофарбових покритпв, ¿рж1 та шших забруднень без зняття шару основного мате-р1алу е пол1мерно-абразивна щггка (ПАЩ). Вивчення питань стосовно мехашзму и робо-ти, енергетичних та теплових процес1в, що протшають шд час роботи та справляють виршальний вплив на термш експлуатацп пол1мерно-абразивно1 щ1тки, е актуальною задачею.
Анал1з публжацш
Протягом останшх 5 роюв почали з'являтися роботи, присвячеш дослщженням якосп по-верхш, яку очищали за допомогою пол1мер-
но-абразивно! щ1тки [1, 3]. Однак основна маса робп- ирисвячена матер1алообробщ, а саме якосп поверхш.
Мета 1 постановка задач!
Для шдвищення термшу використання ПАЩ як робочих оргашв ручних та переносних буд1вельних машин для очищения поверхонь необхщно визначити критичш температури, що призводять до передчасного виходу ПАЩ з працездатного режиму.
Ефективна експлуатащя пол1мерно-абразивноТ щгтки
Теоретично температуру на краю волокна, що контактуе з поверхнею, яку очищають, можна визначити ¿з залежносп [1-4]
т =
Q-ш • t
2-п2 Л0 • г2
(1)
2-а! • а
де Ь =-; Q - теплова потужн1сть, яка
Хо- Г
виникае внаслщок тертя волокна з поверх-нею щп"ки; ш - кутова швидкють; t - час контакту волокна з поверхнею; Х0 - теилоиро-вщшсть матер1алу волокна; гс - рад1ус перер1зу волокна; а1 - коефщ1ент тепловщ-воду поверхш волокна, яка контактуе з поверхнею, яку обробляють; а - коефщ1ент тем-иературоировщност1 матер1алу волокна.
Температура в точщ Тв , а саме у мющ затис-нення м1ж затнскними фланцямн, може бути внзначена за формулою
Т = 12
г tp '
х ехр
Я ^ я _( *" Гх2
ь ^я2 _(я _ Т)2 1 (2)
ш-Я
де - теплова потужнють джерела
^ ^ ^ г
ад = а т • ^ =-, тобто к1льк1сть тепла
Н т
dQ , введена у тшо елементарним (мпттевпм) джерелом тепла протягом елементарного (нескшченно малого) пром1жку часу Нт).
Розрахунков1 значения температур для д1а-метра волокна Н=0,0011 м вщ кшькоел обер-т1в щп"ки п для р1зних значень натяпв Т зо-бражено на рис. 1 та 2.
Оскшьки волокна виконаш з иол1амщу-6, наповненого на 30 % абразивом, то температура на краю волокна, який виконуе очищения, не повинна перевищувати температуру плавления, а саме 488Д5К, бо в шшому ви-падку вщбуваеться налипания иол1амщу-6 на поверхню. Температура ж у точщ затиснення волокна м1ж затискними фланцями не повинна бути вищою за температуру розмщ-иеиия пол1амщу-6 368,15К.
За перевищения вказано! температури вщбу-ваеться вщрив пол1мерних волокон за раху-нок вщцентрово! сили у точщ м1ж затискними фланцями 1 передчасна втрата працездатносп ПАЩ (рис. 3).
Було встановлено, що при робот1 ПАЩ у иоеднанш з ручними кутошл1фувальними машинами оператору необхщно иостшно иеремщати щп"ку вщносно иоверхш, яка обробляеться, щоб уникиути перегр1ву волокон.
1000 2000 3000 4000
9000 10000
Рис. 1. Залежнють температури Т1 нагр1ву краю волокна, що контактуе з поверхнею
Рис. 2. Залежнють температури Тв нагр1ву волокна у точщ затиснення м1ж затискними фланцями
Рис. 3. Пол1мерно-абразивна щита, що втра-тила бшьшу частину волокон вщ перерву
Однак, як виявилось, юнуе ще один додатко-вий фактор при робот1 кутошл1фувальними машинами, який впливае на температуру волокна у точщ затиснення м1ж фланцями, а
2
X
г
о
саме додаткова температура В1д шпиндельного вузла. Шпиндельний вузол входить до складу кошчного редуктора, в якому густе мастило виконуе роль мащення й охоло-дження. Але при довготривалш робот1 шпиндельний вузол може нагр1ватися до 60 °С, що призводить до передач! тепла у точку за-тиснення волокна м1ж затискними фланцями не тшьки ¿з зони контакту, а й вщ шпиндельного вузла. Вщповщно волокно швидше до-сягае температури розмщнення.
Вщповщно використання ручних шл1фува-льних машин для приводу ПАЩ для очищения поверхонь необхщно виконувати за температури навколишнього середовища не бшьше 25 °С. За бшьшо! температури час обробки необхщно скорочувати, а кутошль фувальш машини використовувати за немо-жливосп використання переносно! машини для очищения (рис. 4) з щпковим валом [5].
Нерухома рама 1 е зварною просторовою конструкщею з кутниюв. До рами 1 нерухо-мо прикршлена опора 6, яка входить до складу нерухомо! рами 1; опора 6 виконана у вигляд1 труби з фланцями для кршлення. Всередиш у труб1 запресована втулка з тра-пеце!дальною р1зьбою. По краях рами е мюця для кршлення напрямних. Вони е складови-ми частинами рухомо! рами 2, яка також е зварною просторовою конструкщею з кутни-юв. Усередиш рухомо! рами 2 встановлена кошчна передача 7, швидкохщний вал вихо-
дить за рухому раму 2, i на нього встановле-ний штурвал 8 вертикального перемщення стола 4. Тихохщний вал закшчуеться трапецеидальною р1зьбою, що входить у втулку опори нерухомо! рами 1.
Рама 3 щитового вала виготовлена з кутни-к!в. На нш встановлен! нерухома 9 i рухома 10 п!дшипников! опори. Рухома опора 10 встановлена на напрямнш та перемщуеться за допомогою гвинтово! передач! 11, прив!д яко! здшснюеться штурвалом 12. М!ж опорами встановлюеться зн!мний робочий орган машини - щпковий вал 5.
Стш 4 складаеться з двох взаемно розсувних плит. До плит знизу прикршлеш кронштейни 13, 14 i3 втулками 15, 16, усередиш яких за-пресован1 гайки. В однш гайщ виконана л1ва, а в шшш - права р1зьба. Кр1зь гайки проходить гвинт 16 3i штурвалом 17 на одному Ki-нщ. На гвинт1 16 також виконано л1ву та праву р1зьбу вщповщно до дшянок, якими гвинт 16 проходить кр1зь гайки. Обертання гвинта 16 за допомогою штурвала 26 розсовуе або зближуе м1ж собою плити столу 4 вщносно робочого органу - щитового вала 5, який приводиться в обертальний рух за допомогою клинопасово! передач! 18 вщ електрод-вигуна 19.
Щптовий вал 5 (рис. 5) складаеться з 34 одиничних пол1мерно-абразивних щ1ток 1 зовшшшм д1аметром 125 мм i посадковим
\б_ XI
Рис. 4. Переносна машина для очищения: 1 - нерухома рама; 2 - рухома рама; 3 - рама щитового вала; 4 - стщ; 5 - щптовий вал; 6 - опора; 7 - кошчна передача; 8, 12, 17 - штурвал; 9 - нерухома опора; 10 - рухома опора; 11 - гвинтова передача; 13, 14 - кронштейн; 15, 16 -втулка; 18 - клинопасова передача; 19 - електродвигун
Рис. 5. Щггковий вал: 1 - одиночш пол1мерно-абразивш щ1тки; 2 - гшьза; 3 - фланець; 4 - вал; 5 - контргайка
д1аметром 52 мм, яю встановлеш на гшьзу 2. Для жорстко! фшсаци одиночних щп~ок 1 вони стискаються м1ж собою фланцями 3, нагвинченими на вал 4 за допомогою р1зьби. Вщ можливого розгвинчування фланщ 3 ф1к-суються контргайками 5. Вал 4 - симетрич-ного виконання, 1 на обох його кшцях вико-нано шлщьове з'еднання; за його допомогою щпговий вал 5 встановлюеться в нерухому праву 9 1 рухому л1ву 10 шдшипников1 опори.
Розроблена машина дозволяе очищати не лише листовий та профшьний метал, але та-кож використовуеться для очищения обли-цювальних плит з мармуру, гранпу, керамь ки, а також деревини. Потужнють електродвигуна залежить вщ кшькосп поль мерно-абразивних щ1ток, а частота обертання щитового вала та висота перевищення волокон над робочим столом - вщ матер1алу, який обробляеться.
Висновки
Основним фактором, який впливае на термш експлуатацп ПАЩ, е температура волокон Тв у точщ затиснення м1ж затискними фланцями. Тому для ефективного використання ресурсу пол1мерно-абразивно1 щ1тки необхщно користуватися переносною машиною, а ручш кутошл1фувальш машини використовувати для очищения важкодоступних мюць.
Лггература
1. Теоретичш основи взаемоди пружно-деформованих виконавчих елеменпв
бущвельно! техшки 1 робочого середо-вища з врахуванням термореолопчних процес1в : монограф1я / Л.€. Пелевш, М.М. Балака, М.О. Пристайло та ш. -К.: 1нтерсервю, 2015. - 232 с.
2. Абрашкевич Ю.Д. Вплив теплових проце-
с1в на роботоздатшсть пол1мерно-абразивно! щп-ки / Ю.Д. Абрашкевич, Г.М. Мачишин // Промислове бущвниц-тво та шженерш споруди: науково-виробничий журнал. - 2011. - №3. -С.44-47.
3. Мачишин Г.М. Визначення рацюнально!
обласп застосування пол1мерно-абразивного шструменту / Г.М. Мачишин // Вестник ХНАДУ: сб. науч. тр. -2014. - Вып. 65-66. - С. 117-122.
4. Абрашкевич Ю.Д. Моделирование процес-
са теплообмена полимерно-абразивной щетки и поверхности / Ю.Д. Абрашкевич, Л.Е. Пелевин, Г.Н. Мачишин // Транспортные и транспортно-техноло-гические системы: материалы Международной научно-технической конференции. - 2014.- С. 3-7.
5. Патент № 94150 Украши, МПК (2014.01)
В08В 1/00. Щп-ковий вал з1 змшними робочими частинами / Ю.Д. Абрашкевич, Л.С. Пелевш, Г.М. Мачишин; заяв-ник 1 патентовласник КНУБА; заявл. 18.06.2014; опубл 27.10.2014, Бюл. № 20.
Рецензент: В.1. Мощенок, професор, к.т.н., ХНАДУ.
Стаття надшшла до редакци 27 кв1тня 2016 р.
