УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТНОГО ЗАНЕВОЛИВАНИЯ ПРУЖИН Российский патент 2011 года по МПК B21F35/00 F16F1/02 

Изобретение относится к области изготовления и испытания пружин в машиностроении, а именно к устройствам для повышения несущей способности и рабочих характеристик пружин методом пластического упрочнения, и может быть применено и в других отраслях промышленности, изготавливающих и применяющих пружины - автомобильной промышленности, сельхозмашиностроении.

Известны устройства для контактного заневоливания пружин, описанные в авторских свидетельствах СССР №№198747, 348792, 419660, 643684, пат. RU 2393042.

Наиболее близким является устройство по пат. RU 2393042, содержащее верхний и нижний вкладыши, стакан для установки в нем вкладышей и между ними пружины и пуансон с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша, при этом нижний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси стакана, а верхний - с возможностью вращения и перемещения вдоль оси стакана и отклонения оси от оси пуансона, отличающееся тем, что вкладыши выполнены с кольцевыми проточками на торцах диаметром, соответствующим внутреннему диаметру пружины, и глубиной не менее высоты витка пружины, а стакан выполнен с внутренним диаметром в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины.

Названное устройство предназначено для пластического упрочнения контактным заневоливанием пружин с полностью поджатыми зашлифованными крайними витками вплоть до начала рабочего витка. К ним относятся циклические пружины, основным требованием к которым является совмещение оси силы пружины с осью сопрягаемой детали, имеющей плоскую поверхность контакта с витком: пружины двигателей, силовые пружины гидравлических систем и т.п.

Однако имеются пружины с зашлифованными на 3/4 диаметра витка [1] торцами крайних витков для сохранения прочности крайнего витка пружины и совмещения оси силы пружины с осью сопрягаемой по плоскости детали. Это, в основном, работающие с соударениями витков пружины высокоскоростных машин, для которых уменьшить число случаев откола крайнего витка пружины увеличением высоты его торца так же важно, как и совмещение оси силы пружины с осью сопрягаемой по плоскости детали.

Названное выше устройство с кольцевыми проточками не пригодно для пластического упрочнения контактным заневоливанием пружины с зашлифованными на 3/4 торцами крайних витков из-за отсутствия непрерывного контакта поверхности кольцевых проточек с зашлифованной плоской и нешлифованной винтовой частями торцов крайних витков пружины, что приводит к неравномерному распределению нагрузки по диаметру пружины при заневоливании и искривлению оси.

Технической задачей изобретения является разработка устройства, позволяющего произвести пластическое упрочнение контактным заневоливанием пружины с зашлифованными на 3/4 диаметра витка торцами крайних витков.

Технический результат достигается за счет новых элементов и их новых связей устройства для контактного заневоливания пружин, а именно устройство содержит 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, и отличается тем, что на торцах вкладышей выполнены проточки на 3/4 витка плоские и на 1/4 витка винтовые диаметром по внутреннему диаметру пружины глубиной не менее чем на высоту витка пружины с высотой подъема витка на высоту торца витка пружины, и внутренний диаметр стакана выполнен размером в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины. При этом проточки в сечении витка могут быть выполнены по радиусу витка пружины глубиной не более радиуса витка.

При приложении нагрузок контактного заневоливания (10…300 F₃, 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, изменяя кривизну витка, взаимодействует с внутренним диаметром стакана и винтовыми проточками на торцах вкладышей. Зажатые винтовыми проточками торцов вкладышей витки соприкасаются между собой и с внутренним диаметром стакана, после чего производят процесс пластического упрочнения витков пружины осевыми усилиями величиной 10…300 F₃. При этом нагрузка заневоливания через винтовые поверхности вкладышей равномерно распределена на соприкасаемые по диаметру пружины винтовые поверхности витков.

На чертеже представлено устройство, состоящее из пуансона 1 и стакана 2, в котором размещены испытуемая пружина 4, верхний вкладыш 3 и нижний вкладыш 5. При этом торцы сжатой пружины контактируют на 3/4 витка плоскими и на 1/4 витка с винтовыми проточками на торцах вкладышей 3 и 5, упираясь торцами витков в них, а витки контактируют с внутренней поверхностью стакана 2.

Работает устройство следующим образом. Устройство устанавливают на неподвижный стол пресса, а пуансон 1 закрепляют к верхней подвижной плите пресса. В стакан 2 вставляют испытуемую пружину 4 таким образом, чтобы торцы пружины контактировали с винтовыми проточками торцов вкладышей 3 и 5. Затем пуансон 1 посредством движения пресса опускают, отчего пружина 4, сжимаясь, увеличивает свой наружный диаметр до тех пор, пока все ее витки не придут в непрерывный контакте внутренней поверхностью стакана 2. Благодаря контакту торцов пружины с винтовыми проточками торцов вкладышей и контакту витков пружины с внутренней поверхностью стакана сжатая пружина займет правильную геометрическую форму. Благодаря наличию шаровой поверхности на пуансоне 1 и верхнем вкладыше 3 усилие пресса равномерно распределится по диаметру сжатой пружины. После требуемой выдержки под нагрузкой величиной 10…300 F₃, пуансон поднимают, пружину вынимают из устройства.

Преимущество заявленного устройства относительно известных заключается в возможности пластического упрочнения контактным заневоливанием пружин с зашлифованными на 3/4 торцами крайних витков благодаря тому, что нагрузка заневоливания через проточки плоские на 3/4 витка и винтовые на 1/4 витка поверхностей вкладышей равномерно распределена на соприкасаемые по диаметру пружины поверхности крайних витков.

Источники информации

1. ГОСТ 13764-86. Пружины винтовые цилиндрические сжатия и растяжения из стали круглого сечения. М.: Госстандарт, 1986.

2. Авт.св. СССР 198747, 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 за 1967 г.- 2 с.

3. Авт.св. СССР 348792, М. кл. F16F 1/00. Устройство для контактного заневоливания пружин. / Тебенко Ю.М. -№1318771/25-28; заявлено 07.04.69;

опубл. 23.08.72. Бюл. №25. - 2 с.

4. Авт.св. СССР 419660, 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.

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

6. Пат.RU 2393042 Cl, МПК B21F 35/00, F16F 1/02. Устройство для контактного заневоливания пружин. / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. -№2009119496/02; заявл. 22.05.2009; опубл. 27.06.2010. Бюл. №18. -4 с.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах для повышения несущей способности и рабочих характеристик пружин. Устройство содержит верхний и нижний вкладыши и стакан для установки в нем вкладышей и между ними пружины, пуансон с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша. Нижний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси стакана, а верхний - с возможностью вращения и перемещения вдоль оси стакана и отклонения оси от оси пуансона. Вкладыши выполнены с проточками на 3/4 витка плоскими и на 1/4 витка винтовыми диаметром, соответствующим внутреннему диаметру пружины, глубиной не менее чем на высоту витка пружины с высотой подъема витка на высоту торца витка пружины, а стакан выполнен с внутренним диаметром в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины. Обеспечивается возможность пластического упрочнения пружин с зашлифованными на 3/4 диаметра витка торцами крайних витков. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для контактного заневоливания пружин, содержащее верхний и нижний вкладыш, стакан для установки в нем вкладышей и между ними пружины, и пуансон с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша, при этом нижний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси стакана, а верхний - с возможностью вращения и перемещения вдоль оси стакана и отклонения оси от оси пуансона, отличающееся тем, что вкладыши выполнены с проточками на 3/4 витка плоскими и на 1/4 витка винтовыми диаметром, соответствующим внутреннему диаметру пружины, глубиной не менее чем на высоту витка пружины с высотой подъема витка на высоту торца витка пружины, а стакан выполнен с внутренним диаметром в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в сечении проточки выполнены по радиусу витка пружины глубиной не более радиуса витка.