УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТНОГО ЗАНЕВОЛИВАНИЯ ПРУЖИН Российский патент 2010 года по МПК F16F1/06 B21F35/00 

Изобретение относится к области изготовления и испытания пружин, а именно к устройствам для повышения несущей способности и рабочих характеристик пружин, и может быть применено в отраслях промышленности, изготавливающих и применяющих пружины - на предприятиях ВПК, машиностроения, авиастроения, автомобильной промышленности, сельхозмашиностроения.

Известны устройства для контактного заневоливания пружин, описанные в авторских свидетельствах СССР №№198747, 348792, 419660, 486233, 643684, 815346, 825253, пат. RU 2251036, пат. RU 2251037, пат. RU 2286556, пат. RU 2296968. Известно также устройство по заявке №2007109504 [12, с.72…73].

Наиболее близким являются устройство по заявке №2007109504, содержащее стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой пружины, пуансон с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша, нижний вкладыш, причем нижний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси стакана, а верхний - с возможностями такого вращения и перемещения вдоль оси стакана и возможностью отклонения своей оси от оси пуансона, отличающееся тем, что внутренний диаметр стакана выполнен размером в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины, а на торцах вкладышей выполнены поверхности с упором глубиной не менее чем на высоту витка пружины и повторяющие профиль торцов крайних витков пружины для использования торцевого момента пружины при заневоливании. При приложении нагрузок контактного заневоливания (10…300F₃, где F₃ - сила пружины при максимальной деформации) происходит выбор зазора между витками и сжатие витков по линии их контакта между собой, в результате чего пружина, взаимодействуя с внутренним диаметром стакана и упорами вкладышей, изменяет кривизну витка, отчего пружина раскручивается от возникающего торцевого момента. Если возникающие силы трения между пуансоном, плитой пресса и соответствующими вкладышами стакана не превышают торцевой момент пружины, вкладыши проворачиваются, витки соприкасаются между собой и с внутренним диаметром стакана, после чего производят процесс пластического упрочнения витков пружины осевыми усилиями 10…300F₃. Названное устройство совместно со способом заневоливания по а.с. 486233 были успешно апробированы заявителем при изготовлении части месячной программы пружин 5-7К гидрооткатника полуавтоматической пушки 2А28 изделия БМП-1 [12, с.98…125]. Однако имеются пружины, имеющие чрезмерную жесткость, отчего сил трения бывает недостаточно для придания пружине правильной геометрической формы при контактном заневоливании раскручиванием ее до соприкосновения витков с внутренним диаметром стакана и с контактирующими поверхностями и упорами вкладышей возникающим торцовым моментом - появляется брак по геометрическим параметрам [12]. Таких пружин становится все больше из-за постоянного увеличения силы заряда снарядов и невозможности увеличения места для размещения увеличенных пружин в эксплуатируемых или непомерного увеличения места в проектируемых изделиях - потребность в применении контактного заневоливания для повышения несущей способности пружин выявилась еще в 60-х годах прошлого столетия. Примером является пружина откатника «дет.02-350» гладкоствольной 115-мм танковой пушки 2А20, спроектированная с отступлением от требований ГОСТ 13764-86 по величине касательных напряжений в витках при максимальном сжатии из-за малых размеров отведенного места и все же имеющая чрезмерную осадку при эксплуатации.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков прототипа.

Технический результат достигается за счет новых элементов и новых связей элементов устройства для контактного заневоливания пружин, а именно: устройство содержит стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой пружины, пуансон с прикрепленным винтом со шлицами верхним вкладышем и с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша, в центральном отверстии которого имеются шлицевые пазы и размещены подпружиненные чередующиеся фрикционные диски, соединенные соответственно при помощи шлицев с шлицевыми пазами вкладыша и шлицевыми пазами винта пуансона, причем верхний вкладыш установлен с возможностью вращения и перемещения вдоль оси стакана и возможностью отклонения своей оси от оси пуансона, нижний вкладыш, выполненные на торцах вкладышей глубиной не менее чем на высоту витка пружины поверхности с упором, повторяющие профиль торцов крайних витков пружины, а внутренний диаметр стакана выполнен размером в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины, причем нижний вкладыш жестко связан с неподвижным стаканом.

На чертеже представлено предлагаемое устройство, которое состоит из пуансона 1, прикрепленного к нему винтом 2 с нарезанными на нем шлицевыми пазами и шайбой 3 верхнего вкладыша 4, имеющего сферическую поверхность, сопрягаемую со сферической поверхностью пуансона 1, стакана 5 с жестко закрепленным к нему штифтом 6 или иным способом нижним вкладышем 7. Во вкладыше 1, имеющем шлицевые пазы, размещены подпружиненные пружиной 8 фрикционные диски 9 и 10, взаимодействующие соответственно со шлицевыми пазами вкладыша и шлицевыми пазами винта 2. При этом пуансон 1 прикреплен к верхней подвижной плите пресса, стакан 5 прикреплен к нижней неподвижной плите пресса. Заневоливаемая пружина 11 расположена в стакане 5 между сопрягаемыми с ней поверхностями обоих вкладышей и контактирует торцами витков с упорами 12 обоих вкладышей.

Работает устройство следующим образом. Устройство устанавливают на неподвижный стол пресса, пуансон 1 закрепляют к верхней подвижной плите пресса, а стакан 5 закрепляют к нижней неподвижной плите пресса. При опускании пуансона 1 пружина 11 сжимается и изменяет кривизну витка. От этого возникает торцевой момент, и пружина раскручивается, взаимодействуя с внутренним диаметром стакана и с поверхностями и упорами вкладышей, контактирующими с торцами пружины. При этом пружина 8 подбирается таким образом, чтобы сила фрикционных дисков препятствовала повороту вкладыша 4 при сжатии пружины 11 силой F₃. Затем дополнительным усилием пресса производят сжатие витков пружины осевой силой 10…300F₃, т.е. производят контактное заневоливание пружины 11. При этом торцевой момент пружины от контактного заневоливания превысит момент сопротивления подпружиненных фрикционных дисков, расположенных во вкладыше 4, и последний повернется на необходимый для компенсации торцевого момента угол, обеспечивая в то же время контакт заневоливаемой пружины со стаканом и с контактирующими поверхностями и упорами вкладышей 4 и 7. После требуемой выдержки снимают нагрузку, поднимают пуансон 1, вынимают заневоленную пружину 11.

При использовании способа [4] и предложенного устройства пружине придается правильная геометрическая форма ее раскручиванием возникающим торцовым моментом при сжатии пружины. При этом витки пружины контактируют с внутренним диаметром стакана и с упором и торцовыми поверхностями вкладышей, которые выполнены по форме торца витка пружины. Благодаря наличию шаровой поверхности на пуансоне и верхнем вкладыше усилие пресса равномерно распределится по диаметру пружины.

Преимущество заявленного устройства относительно известных заключается в простоте конструкции и минимально необходимом количестве простых элементов, что позволяет считать его экономичным в изготовлении и эксплуатации в условиях опытного и серийного производства, характерного для предприятий ВПК.

Источники информации

1. А.с. 198747 СССР, Кл. 42k, 25, М.Кл. G01M. Приспособление для контактного заневоливания пружин / Крюков Б.Н. - №813750/25-28; заявл. 10.01.1963; опубл. 24.08.1967, Бюл. №14. - 2 с.

2. А.с. 348792 СССР, М.Кл. F16F 1/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М. - №1318771/25-28; заявл. 07.04.69; опубл. 23.08.72, Бюл. №25. - 2 с.

3. А.с. 419660 СССР, МПК F16F 1/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М. - №1857065/25-27; заявл. 15.12.72; опубл. 15.03.74, Бюл. №10. - 3 с.

4. А.с. 486233 А СССР, М.Кл. G01М 13/00, В21F 35/00. Способ заневоливания пружин в обойме / Тебенко Ю.М. - №1935961/22-02; заявл. 26.06.1973; опубл. 30.06.1983, Бюл. №24. - 2 с.

5. А.с. 634684 СССР, М.Кл. F16F 1/04. Устройство для контактного заневоливания пружин / Крюков Б.Н., Вишнев М.И., Вендров И.Я. - №2443609/25-28; заявл. 19.01.1977; опубл. 25.01.1979, Бюл. №3. - 2 с.

6. А.с. 815346 СССР, М.Кл.³ F16F 1/04. Устройство для заневоливания пружин / Тебенко Ю.М. - №2743747/25-28; заявл. 30.03.79; опубл. 23.03.81, Бюл. №11. - 3 с.

7. А.с. 825253 СССР, М.Кл.³ В21F 35/00, F16F 01/ 00. Устройство для заневоливания пружин / Тебенко Ю.М. - №2822172/25-12; заявл. 06.08.79; опубл. 30.04.81, Бюл. №16. - 3 с.

8. Пат. RU 2251036 С1, МПК F16F 1/04, В21F 35/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2003130451/11; заявл. 14.10.03; опубл. 27.04.05, Бюл. №12. - 3 с.

9. Пат. RU 2251037 C1, МПК F16F 1/04, В21F 35/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2003130491/11; заявл. 15.10.03; опубл. 27.04.05, Бюл. №12. - 3 с.

10. Пат. RU 2286556 C1, МПК G01М 13/00, F16F 1/04. Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2005108794/28; заявл. 28.03.2005; опубл. 27.10.2006, Бюл. №30. - 4 с.

11. Пат. RU 2296968 С2, МПК G01М 13/00, В21F 35/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2005108799/28; заявл. 28.03.2005; опубл. 10.04.2007, Бюл. №10. - 5 с.

12. Тебенко Ю.М. Проблемы производства высокоскоростных пружин и пути их решения. Монография. - Ставрополь: ООО «Мир данных», 2007, - 152 с.

Изобретение относится к области изготовления и испытания пружин. Устройство содержит стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой пружины и пуансон. Пуансон выполнен с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша. Верхний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси стакана, перемещения вдоль оси стакана и возможностью отклонения своей оси от оси пуансона. Верхний вкладыш прикреплен к пуансону винтом с шайбой. Нижний вкладыш жестко связан с неподвижным стаканом. Достигается упрощение конструкции, снижение числа конструктивных элементов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для контактного заневоливания пружин, содержащее стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой пружины, пуансон с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша, нижний вкладыш, причем верхний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси стакана и перемещения вдоль оси стакана и с возможностью отклонения своей оси от оси пуансона, отличающееся тем, что нижний вкладыш жестко связан с неподвижным стаканом, а верхний вкладыш прикреплен к пуансону винтом с шайбой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на винте пуансона и в центральном отверстии верхнего вкладыша имеются шлицевые пазы и между ними размещены подпружиненные чередующиеся фрикционные диски, соединенные соответственно при помощи шлицев со шлицевыми пазами винта пуансона и шлицевыми пазами верхнего вкладыша.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что внутренний диаметр стакана выполнен размером в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины, а на торцах вкладышей выполнены поверхности с упором глубиной не менее чем на высоту витка пружины и повторяющие профиль торцов крайних витков пружины для придания ей правильной геометрической формы при заневоливании раскручиванием пружины возникающим торцовым моментом при ее сжатии.