УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТАКТНОГО ЗАНЕВОЛИВАНИЯ ПРУЖИН
DEVICE FOR SPRING CONTACT HARDENING

Изобретение относится 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: в 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, 27.06.2010, 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. 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 - более чем на 3/4 дуги окружности. 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 нешлифованными торцами крайних витков. Это, в основном, пружины подвесок машин, для которых совмещение оси силы пружины с осью сопрягаемой детали достигается тем, что контактная поверхность сопрягаемой детали выполнена в виде чашки, дно которой отштамповано по форме нешлифованного торца крайнего витка пружины.
Названное выше устройство с кольцевыми проточками не пригодно для пластического упрочнения контактным заневоливанием пружины с нешлифованными торцами крайних витков из-за отсутствия непрерывного контакта поверхности кольцевых проточек с нешлифованными торцами винтовых поверхностей 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 пружины с нешлифованными 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, при этом на торцах вкладышей выполнены винтовые прямоугольные проточки диаметром по внутреннему диаметру пружины глубиной не менее чем на высоту витка пружины с высотой подъема витка, равным диаметру витка пружины, и внутренний диаметр стакана выполнен размером в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины. При этом проточка в сечении может быть выполнена по радиусу витка пружины глубиной не более радиуса витка.
3
3
3
При приложении нагрузок контактного заневоливания (10…300 F, где F - сила пружины при максимальной деформации) происходят выбор зазора между витками и сжатие витков по линии их контакта между собой, в результате 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 F. 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 с винтовыми проточками на торцах вкладышей 3 и 5, упираясь торцами витков в них, а витки контактируют с внутренней поверхностью стакана 2.
3
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 прийдут в непрерывный контакт 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 па пуансоне 1 и верхнем вкладыше 3 усилие пресса равномерно распределится по диаметру сжатой пружины. После требуемой выдержки под нагрузкой величиной 10…300 F пуансон поднимают, пружину вынимают из устройства.
Преимущество заявленного устройства относительно известных заключается в возможности пластического упрочнения контактным заневоливанием пружин с нешлифованными торцами крайних витков благодаря тому, что нагрузка заневоливания через винтовые поверхности вкладышей равномерно распределена на соприкасаемые по диаметру пружины винтовые поверхности витков.
Источники информации
1. 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.
2. Авт. св. СССР 348792, М.кл. F16F 1/00. Устройство для контактного заневоливания пружин. / Тебенко Ю.М. - № 1318771/25-28; заяв. 07.04.69; опубл. 23.08.72. Бюл. № 25. - 2 с.
3. 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.
4. Авт. св. СССР 634684, 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.
5. Пат. RU 2393042 C1, 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.