УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТНОГО ЗАНЕВОЛИВАНИЯ ПРУЖИН
CONTACT SPRING FORCING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области изготовления и испытания пружин, а именно к устройствам для повышения ресурса пружин методом заневоливания, и может быть применено в отраслях промышленности, изготавливающих и применяющих пружины в сельхозмашинах, транспорте, грузоподъемной, морской, аэрокосмической технике и вооружении, или в иного вида машинах и изделиях, где применяются высоконагруженные пружины, работающие в условиях длительного циклического нагружения, в том числе с силовым или с ударным контактом витков.
Уровень техники
Известны устройства для контактного заневоливания пружин, описанные в авт.св. СССР №198747, 348792, 419660, 486233, 643684, 815346, 825253, пат. RU 2251036, пат. RU 2251037, пат. RU 2286556, пат. RU 2296968.
Некоторые из них создают пластические деформации в зонах контакта витков между собой и предназначены для повышения ресурса пружин, работающих с силовым или с ударным контактом витков.
Примером является устройство по заявке №2007109504 [12, с.72…73], 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, а 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. С помощью устройства повышается ресурс работающих с силовым или ударным контактом витков пружин в 1,5…2 раза [12, с.98…125; 13, с.93…98].
Другие устройства создают пластические деформации в витках в зонах по внутренней и наружной поверхностей пружины и предназначены для повышения ресурса пружин, работающих при длительном циклическом нагружении.
Примером является устройство по А.С. №825253, содержащее размещенный на нижней плите стакан для заневоливаемой пружины и размещенный на верхней плите пуансон, оно дополнительно имеет закрепленную на пуансоне оправку с заходной и рабочей частями и размещенную на оправке подпружиненную втулку, при этом внутренняя поверхность стакана выполнена ступенчатой, так что диаметр его верхней расточки равен наружному диаметру сжатой пружины, а величина кольцевого зазора между стаканом и оправкой меньше диаметра витка заневоливаемой пружины. На верхней плите устройства размещены траверса и толкатели, контактирующие с подпружиненной втулкой. Оправка имеет цилиндрическую поверхность, расположенную между заходной и рабочей частями, диаметр которой равен внутреннему диаметру свободной пружины. Рабочая часть оправки и расточка стакана выполнены конусными. Кроме того, взаимодействующие с торцами пружины поверхности стакана и подпружиненной втулки могут быть выполнены по форме торца пружины. С помощью устройства в витках по внутренней и наружной поверхностям пружины создают пластические деформации, увеличивающие ресурс пружин, работающих в условиях длительного циклического нагружения.
Недостаток известных устройств заключается в том, что с их помощью невозможно повысить ресурс пружин, работающих с силовым или ударным контактом витков в условиях длительного циклического нагружения за один рабочий прием: для повышения контактной и циклической прочности пружин необходимо использовать оба устройства поочередно, что непроизводительно.
Раскрытие изобретения
Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков прототипов - разработка устройства, позволяющего создать пластические деформации в витках в зонах их контакта между собой и в зонах на внутренней и наружной поверхностях пружины для увеличения контактной и циклической прочности пружин за один рабочий прием.
Технический результат достигается за счет новых элементов и новых связей устройства для контактного заневоливания пружин, а именно: устройство для заневоливания пружин содержит размещенный на нижней плите стакан для заневоливаемой пружины с кольцевым вкладышем, при этом внутренняя поверхность стакана равна наружному диаметру сжатой до соприкосновения витков пружины, а величина кольцевого зазора между стаканом и рабочей частью пуансона меньше диаметра витка заневоливаемой пружины. К верхней плите устройства прикреплены промежуточная плита и пуансонодержатель со ступенчатым пуансоном с заходной и рабочей частями, и размещенная на нем подпружиненная подвижная плита с направляющей втулкой, имеющей возможность свободно перемещаться по пуансону совместно с подпружиненной подвижной плитой до упора в ступенчатую часть пуансона. Ступенчатая часть пуансона может быть выполнена в виде насаженной на пуансон втулки. В расточках промежуточной плиты и пуансонодержателя размещены ступенчатые винты, вкрученные в подпружиненную подвижную плиту с запрессованной втулкой. Заходная часть пуансона выполнена конусным или скругленным. Взаимодействующие с торцами пружины поверхности вкладыша и направляющей втулки могут быть выполнены по форме торца пружины.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для заневоливания пружин; на фиг.2 представлены варианты исполнения ступенчатого пуансона.
К верхней плите 1 устройства посредством проходящих через промежуточную плиту 2 болтов 3, вкрученных в пунсонодержатель 4, прикреплен ступенчатый пуансон 5, имеющий заходную часть, рабочую часть 12, которая входит в заневоливаемую пружину 8, а также ступенчатую часть, контактирующую своим торцом с соответствующим торцом направляющей втулки 7. При этом направляющая втулка 7 запрессована в подпружиненную пружинами 13 подвижную плиту 6, которая совместно с направляющей втулкой 7 имеет возможность перемещаться от торца ступенчатого пуансона 5 в пределах, ограниченных свободным ходом ступенчатых винтов 14. Пружина 8 сверху поджимается подвижной направляющей втулкой 7: вначале - посредством действия пружин 13, размещенных на винтах 14, затем - посредства давления пресса через торец ступенчатой части пуансона 5 (или втулки 15). Снизу пружина 8 опирается на кольцевой вкладыш 11, установленный в расточке стакана 8, который, в свою очередь, смонтирован на нижней плите 10, установленной на столе пресса. Усилие пружин 13 подобрано таким образом, чтобы обеспечить сжатие заневоливаемой пружины 8 до соприкосновения витков и, кроме того, съем заневоленной пружины 8 с пуансона 5.
Осуществление изобретения
Устройство работает следующим образом. При поднятом ползуне пресса верхняя плита 1 и пуансон 5 находятся в верхнем крайнем положении, обеспечивающем свободное введение пружины 8 в расточку стакана 9. При этом пружина 8 торцом опирается на кольцевой вкладыш 11, а направляющая втулка 7 находится по отношению к рабочей части 12 оправки 5 в крайнем нижнем положении, слегка выступая за нее, что достигается подбором длины цилиндрической части винтов 14, поскольку пружины 13, находясь в поджатом положении и упираясь в пуансонодержатель 4, постоянно воздействуют на направляющую втулку 7 через подвижную плиту 6. В этом положении головки винтов 14 опираются на пуансонодержатель 4. Движением пресса опускают верхнюю плиту 1. Заходная часть оправки 5 начинает входить в заневоливаемую пружину 8, а направляющая втулка 7 упирается в пружину 8, сжимая ее до соприкосновения витков. Затем рабочая часть 12 пуансона 5 входит вовнутрь сжатой пружины 8, распирая поочередно ее витки и прижимая их к поверхности расточки стакана 9. Благодаря тому, что зазор между поверхностью расточки стакана 9 и поверхностью рабочей части 12 оправки 5 меньше диаметра витка пружины, происходит радиальное сжатие витков пружины 8. При этом возникают пластические деформации в зонах по наружной и внутренней поверхностям сжатой пружины. Поскольку при этом происходит перераспределение напряжений на наиболее напряженной внутренней поверхности витков пружины, то повышается циклическая стойкость пружины, работающей при длительном циклическом нагружении.
3
Поле того, как рабочая часть 12 пуансона 5 полностью войдет во все витки пружины 8, направляющая втулка 7 своим торцом упрется в ответный торец опускающегося ступенчатого пуансона 5 (или втулки 15), передавая тем самым от пресса через верхнюю плиту 1, промежуточную плиту 2, пуансон 5 требуемое усилие контактного заневоливания (10…300F) виткам сжатой заневоливаемой пружине 8. При этом благодаря осевому сжатию витков возникают пластические деформации в зонах контакта витков между собой, повышающие ресурс пружины, работающей с силовым или ударным контактом витков.
После определенной выдержки (1…5 с.) [12] верхнюю плиту 1 с пуансоном 5 поднимают. Направляющая втулка 7, скользя по пуансону 5 под действием пружин 13, сталкивает пружину 8 с пуансона, оставляя пружину 8 в расточке стакана 9, откуда ее удаляют механически при помощи известных и применяемых в штамповке устройств, механизирующих операции удаления отштампованных деталей, или вручную. Затем цикл повторяют.
Таким образом, с помощью предлагаемого устройства можно создать за один рабочий прием в зонах контакта витков между собой и в зонах внутренней и наружной поверхностях сжатой до соприкосновения витков пружины пластические деформации, ускоряющие осадку и повышающие ресурс пружин, работающих с силовым или ударным контактом витков в условиях длительного циклического нагружения.
Источники информации
1. А.С. 198747 СССР, Класс 42k, 25, М. Кл. G01m. Приспособление для контактного заневоливания пружин / Крюков Б.Н. - №813750/25-28; заявл. 10.01.1963; опубл. 248.08.1967. Бюл. №14 за 1967 г. - 2 с.
2. А.С. 348792 СССР, 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.
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. G01M 13/00, B21F 35/00. Способ заневоливания пружин в обойме / Тебенко Ю.М. - №1935961/22-02; заявл. 26.06.1973; опубл. 30.06.1983. Бюл. №24 за 1983 г. - 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.
3
6. А.С. 815346 СССР, М. Кл. F16F 1/04. Устройство для заневоливания пружин / Тебенко Ю.М. - №2743747/25-28; заявл. 30.03.79; опубл. 23.03.81, Бюл. №11 за 1981 г. - 3 с.
3
7. А.С. 825253 СССР, М. Кл. B21F 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 за 1981 г.- 3 с.
8. Пат.RU 2251036 С1, МПК F16F 1/04, B21F 35/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2003130451/11; заявлено 14.10.03; опубл. 27.04.05, Бюл. №12. - 3 с.
9. Пат.RU 2251037 С1, MHK F16F 1/04, B21F 35/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2003130491/11; заявлено 15.10.03; опубл. 27.04.05, Бюл. №12. - 3 с.
10. Пат. RU 2286556 С1, МПК G01M 13/00, F16F 1/04, Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2005108794/28; заявлено 28.03.2005; опубл. 27.10.2006, Бюл. №30. - 4 с.
11. Пат. RU 2296968 C2, МПК G01M 13/00, в21F 35/00, Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2005108799/28; заявлено 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.
13. Землянушнова Н.Ю. Расчет винтовых цилиндрических пружин сжатия при контактном заневоливании. Монография. - Ставрополь: АГРУС, 2008. - 136 с.