УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА ТВЕРДОСТИ ПРУЖИН Российский патент 1997 года по МПК G01N3/42 

Изобретение относится к технике измерения твердости пружин, втулок и т. п. деталей без их разрушения.

Известен "Прибор для измерения твердости по методу Роквелла", (авт. св. СССР N 741102, кл. G 01 N 3/44, 1977), содержащий корпус с индентором 1, с прижимной предметной подставкой, взаимодействующей с индентором посредством механизма подъема 9 испытуемого образца, систему нагружения основной нагрузкой 3-7.

Недостатком известного прибора является то, что замеры твердости материала производят на образце, который вырезают из готовой детали, или на образце-спутнике, дающем косвенное определение фактической твердости детали.

За прототип принято "Устройство для измерения твердости материалов" (авт. св. СССР N 954855, кл. G 01 N 3/40, 1978), содержащее станину с индентором 2 и смонтированный на ней предметный стол 4, взаимодействующий с индентором посредством механизма 8 подъема, и узел 1 нагружения.

Однако данное устройство используется только для определения твердости деталей типа шестерен. В случае измерения глубины внедрения индентора в пружину, закрепленную на предметном столе 4, будут возникать систематические ошибки, обусловленные контактной деформацией соприкасающихся поверхностей пружины и предметного столика, вследствие деформации пружины.

Цель изобретения расширение технологических возможностей устройства путем обеспечения неразрушающего контроля твердости винтовых пружин разного диаметра.

Для этого устройство для замера твердости пружин содержит станину с индентором и предметный стол, взаимодействующий с индентором посредством механизма подъема, узел нагружения. Новым является то, что предметный стол выполнен в виде подвижных относительно друг друга лотка, имеющего форму уголкового профиля, и подставки пиноль которой смещена относительно оси индентора к опоре станины и снабжена съемной оправкой, консольно закрепленной в пиноли посредством пазового соединения и фиксатора, пересекающей ось индентора и имеющей расположенные с разных сторон сегментные срезы, соответствующие образцам испытуемых пружин. Новым является и то, что пиноль, связанная с маховиком посредством винта и конической пары, снабжена направляющей, в которой размещена шпонка корпуса подставки.

Технический эффект выражается в следующем.

Выполнение предметного стола в виде подвижных относительно друг друга лотка и подставки создает возможность базирования винтовых пружин на предметном столе жестко и перпендикулярно индентору.

Выполнение лотка в виде уголкового профиля создает возможность для разных диаметров цилиндрических пружин две линии базирования, параллельные оправке.

Смещение подставки с пинолью относительно индентора к опоре станины и наличие консольно закрепленной оправки в пиноли, пересекающей ось индентора, создает возможность для жесткого базирования пружины по ее изгибу витка.

Наличие среза на оправке обеспечивает жесткое базирование по изгибу витка испытуемой пружины.

Выполнение срезов различного радиуса и расположение их с разных сторон оправки, а также выполнение оправки съемной с закреплением в пиноли посредством пазового соединения и фиксатора расширяет диапазон диаметров испытуемых пружин.

Расположение пиноли в направляющих подставках и ее связь с маховиком посредством винта и конической пары позволяют осуществлять базирование винтовых пружин на предметном столе перпендикулярно индентору. При таком базировании повышается точность измерения, а концентрация напряжений в витках от внедрения индентора будет минимальна при эксплуатации пружин, так как индентор внедряют на внешней стороне витка.

Преимуществом предложенного устройства является то, что при контроле твердости к индентору не прикладывается изгибающая боковая нагрузка, хотя и используется консольная оправка.

Для облегчения промышленного использования заявленного устройства детали, такие как винт, гайка, маховик для механизма подъема лотка, могут быть взяты в готовом виде с серийного механизма твердомера ТШ-2М Ивановского завода "Точприбор", внедренного на нашем заводе в кузнечном цехе, для определения твердости мелких и средних пружин. Переоборудование данного твердомера потребует лишь изготовления подставки с оправками и тогда на нем возможно будет производить контроль твердости пружин большого диаметра. Серийно изготовляемый твердомер опубликован в "Номенклатурном перечне изделий на 1983-1985 гг. Ивановского производственного объединения "Точприбор", с. 69-70 (Семушкин О. Г. Механические испытания металлов. Высшая школа М. 1972, с. 45, рис. 27).

На фиг. 1 устройство для замера твердости пружин, общий вид; на фиг. 2 вид слева; на фиг. 3 разрез по А-А на фиг. 2; на фиг. 4 разрез по Б-Б на фиг. 3.

Устройство для замера твердости пружин содержит станину 1, узел 2 нагружения, включающий систему рычагов и груз, индентор 3, взаимодействующий с ним, предметный стол, выполненный в виде подвижных относительно друг друга лотка 4, имеющего форму уголкового профиля, и подставки, пиноль 5 которой смещена относительно оси индентора к опоре станины и снабжена пересекающей ось индентора съемной оправкой 6, консольно закрепленной в пиноли посредством пазового соединения 7 и фиксатора 8. Съемная оправка имеет расположенные с разных сторон различного радиуса сегментные срезы 9, соответствующие образцам испытуемых пружин 10. Число граней пазового соединения соответствует числу срезов на разных сторонах съемной оправки.

Оправка взаимодействует с индентором посредством механизма подъема, аналогичного известному механизму подъема предметного стола, использованному для подъема лотка, с той разницей, что пиноль 5, связанная с маховиком 11 посредством винта 12 и конической пары 13 и 14, снабжена направляющей 15, в которой размещена шпонка 16 корпуса 17 подставки.

Работа устройства заключается в следующем.

В исходном положении оправка зафиксирована тем рабочим срезом, который соответствует изгибу исследуемого витка пружины.

Контролируемую пружину укладывают на лоток и сегмент оправки 6. Затем вращением маховиков 11 и 18 лоток и оправку с пружиной 10 подводят к индентору внешней поверхностью витка до тех пор, пока указатель индикатора 19 не станет против риски (предварительным подведением контролируемой пружины к индентору убирают деформации и люфты в узлах твердомера). Затем узлом 2 нагружают пружину. Контролируемая поверхность витка пружины фиксируется лотком перпендикулярно оси индентора и опирается жестко на срез 9 оправки. Глубина вдавливания индентора 3 в поверхность пружины 10 фиксируется индикатором 19.

Благодаря тому, что лоток выполнен в виде уголкового профиля, на нем могут фиксироваться пружины различных размеров.

При необходимости измерения твердости цилиндрических пружин большего диаметра оправку переставляют соответствующим срезом вверх и измеряют твердость аналогично описанному.

Изобретение относится к приборам для измерения твердости пружин. Оно обеспечивает неразрушаемый контроль твердости винтовых пружин разного диаметра. Для этого устройство содержит станину 1 с индентором 3 и предметный стол, взаимодействующий с индентором посредством механизма подъема, и узел 2 нагружения. Новым является то, что предметный стол выполнен в виде подвижных относительно друг друга лотка 4, имеющего форму уголкового профиля, и подставки, пиноль 5 которой смещена относительно оси индентора к опоре станины и снабжена съемной оправкой 6, консольно закрепленной в пиноли 5 посредством пазового соединения 7 и фиксатора 8, пересекающей ось индентора и имеющей расположенные с разных сторон разного изгиба сегментные вырезы 9, соответствующие образцам испытуемых пружин 10. Пиноль 5, связанная с маховиком 11 посредством винта 12 и конической пары 13 и 14, снабжена направляющей 15, в которой размещена шпонка 16 корпуса 17 подставки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для замера твердости пружин, содержащее станину с индентором, предметный стол, взаимодействующий с индентором посредством механизма подъема, и узел нагружения, отличающийся тем, что предметный стол выполнен в виде подвижных относительно друг друга лотка, имеющего форму уголкового профиля, и подставки, пиноль которой смещена относительно оси индентора к опоре станины и снабжена съемной оправкой, консольно закрепленной в пиноли посредством пазового соединения и фиксатора, пересекающей ось индентора и имеющей расположенные с разных сторон разного радиуса сегментные срезы, соответствующие образцам испытуемых пружин. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пиноль, связанная с маховиком посредством винта и конической пары, снабжена направляющей, в которой размещена шпонка корпуса подставки.