Способ навивки и заневоливания спиральных пружин Советский патент 1981 года по МПК B21F35/00 

1

Изобретение относится к области навивки спиральных пружин и может быть применено в приборостроении.

В настоящее время для навивки спиральных пружин применяются методы ме- 5 ханической навивки проволоки на оправку. После навивки пружины заневоливают, т. е. оставляют в навитом состоянии на некоторое время (от нескольких часов до нескольких суток). Затем пружины термооб- ю рабатывают. Недостатками механического способа навивки являются длительный цикл изготовления пружины, а также необходимость в специальных оправках для каждого типа пружины.15

Известный способ для навивки и заневоливания спиральных пружин 1 позволяет осуществить намотку пружины на специальную оправку, представляющую собой цилиндрическое тело. Оправка за- 20 ключается в соосный с ней цилиндрический барабан, имеющий окно для подачи навиваемой проволоки. Барабан предохраняет пружину от распускания после окончания навивки, где она выдерживается необходи- 25 мое время.

Несмотря на ряд преимуществ, этот метод навивки имеет все недостатки, присущие механическим способам навивки, а именно: необходимость специальных зо

оправок и длительный цнкл изготовления пружины.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что в способе навивки и заневоливания спиральных пружин, включающем операции пластического деформирования проволоки, для деформирования проволоку помещают в магнитное поле перпендикулярно к его силовым линиям и закрепляют один ее конец, после чего через проволоку пропускают постоянный электрический ток. В случае необходимости навивки пружин специальной формы деформирование проволоки производят в неоднородном магнитном поле.

Сущность способа поясняется чертелсами, где на фиг. 1 изображен механизм деформации проволоки с током, помещенной в магнитное поле; на фиг. 2 - готовая спиральная пружина.

Способ магнитоэлектрической навивки заключается в следующем.

Прямолинейный отрезок проволоки, из которого необходимо навить спиральную пружину, помещается в магнитное поле (см. фиг. 1). Магнитные силовые линии перпендикулярны к плоскости чертежа и направлены снизу вверх, они условно

изображены в виде точек. Если один конец проволоки жестко закрепить, а другой оставить свободным и затем по ней пропустить постоянный электрический ток /, как показано на чертежах, то на каждый элемент длины проводника AZ (проводник располагается перпендикулярно к силовым линиям магнитного поля) будет действовать сила q согласно правилу «левой руки. Как известно, величина этой силы пропорциональна индукции магнитного поля В, силе тока / и протяженности отрезка AZ, т. е.

q iB-I- Z,

Таким образом, проводник с током, помещенный в магнитное поле (в случае, если один конец его жестко закреплен), можно рассматривать как балку с одним защемленным концом, нагруженную равномерно распределенными силами величиной q. Форма упругой линии этой балки будет определяться следующим выражением:

J М .

./

где р - радиус кривизны в произвольном

сечении;

М - изгибающий момент в этом сечении;

Е - модуль упругости; / - момент инерции относительно изгибаемой оси.

Величина изгибающего момента, а значит и кривизна k упругой оси ( -),

пропорциональна квадрату расстояния выбранного сечения от свободного конца балки. Таким образом, чем ближе к закрепленному концу отрезка проводника, тем сильнее он искривлен. По мере деформации проводника распределенная нагрузка продолжает действовать на него по нормали к его упругой линии, при этом нагрузка q по величине не изменяется (см. фиг. 1).

При очень больших деформациях величина изгибающего момента, а значит и кривизна упругой линии не будет пропорциональна квадрату расстояния до свободного конца, она будет несколько меньше, однако нарастание кривизны по мере приближения к закрепленному концу проводника сохранится. Значит при достаточно большом токе / и индукции магнитного поля В проводник, изображенный на фиг. 1, под действием магнитоэлектрических сил свернется спиралью, как изображено на фиг. 2. Если увеличить величину тока, протекающего через Проводник, и уменьшить магнитную индукцию так, чтобы произведение B-I осталось прежним, то спираль сохранит свою форму, но начнет нагреваться. Регулируя величину тока, можно разогреть проводник до любой температуры. При высокой температуре в проводнике возникает явление текучести, что позволяет сохранить форму спирали после снятия величины S и /. Кроме того, высокая температура позволяет произвести закалку

спиральной пружины непосредственно в момент навивки.

В целях получения спиральных пружин особой геометрии необходимо однородное магнитное поле заменить неоднородным,

индукция которого по длине проводника менялась бы по вполне определенному закону.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа навивки заключается в отсутствии специальных оправок, необходимых для навивки пружин механическим способом. При магнитоэлектрическом способе появляется возможность изменения геометрии пружины за счет изменения магнитной индукции и тока, протекающего по деформируемому проводнику. Кроме того, при разогреве пружины в процессе иавивки до температуры текучести металла и пластических деформаций отпадает необходимость в заневоливании пружины, что ведет к сокращению длительности цикла изготовления. Преимуществом является и то, что процесс термообработки (например, закалки) можно совместить с процессом навивки пружины, а если вместо однородного магнитного поля применить неоднородное поле, то появляется возможность изготовления спиральных пружин особой конфигурации.

Формула изобретения

1.Способ навивки и заневоливания спиральных пружин, включающий пластическое деформирование проволоки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и упрощения процесса навивки, для деформирования проволоку помещают в магнитное поле перпендикулярио к его силовым линиям и закрепляют один ее конец, после чего через проволоку пропускают постоянный электрический ток.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью навивки пружин специальной формы, деформирование проволоки производят в неоднородном магнитном поле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Авторское свидетельство СССР № 161326, кл. В 21 F 35/00, 1964.

rrr-f m-1 -I rl

Фаг.