ВИНТОВАЯ ПРУЖИНА

Область техники, к которой относится изобретение
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в оборонной промышленности, в частности в амортизирующих устройствах безоткатных орудийных систем.
Уровень техники
Известна винтовая пружина, с круговым поперечным сечением витка, выполненная из стали (см., например, кн.: Н.М. Беляев. Сопротивление материалов. М., - Физматгиз, 1964 г., стр. 206-211).
Раскрытие изобретения
Предлагаемая полезная модель направлено на повышение надежности и долговечности работы стальной пружины в ответственных механических системах при снижении ее стоимости за счет уменьшения расхода специальных сталей.
Поставленная цель достигается изменением структуры поперечного сечения витка пружины, для чего круговое поперечное сечение витка винтовой пружины формируется слоистой в радиальном направлении, то есть сечение витка состоит из стального сердечника и размещенных вокруг него концентрических колец, из специальных сталей повышенной прочности.
Для изготовления пружины со слоистым в радиальном направлении поперечным сечением, вначале формируется слоистый (например, из двух слоев) прямой стержень. С этой целью исходный прямой стержень (сердечник) размещается в полости нагретой протяженной цилиндрической оболочки (цельнотянутой трубы), выполненной из стали повышенной прочности. Диаметр сердечника и внутренний диаметр оболочки совместимы таким образом, что после остывания оболочки происходит обжатие стержня (сердечника) с образованием единой конструктивной системы. На втором этапе осуществляется навивка слоистого стержня с формированием спирали и ее последующей термической обработкой. Количество слоев в сечении витка может быть более двух.
Размещение тонкого стального кольца более высокой прочности на периферии поперечного сечения витка повышает усталостную прочность пружины, а следовательно, и долговечность ее работы в ответственных системах.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан общий вид пружины.
На фиг. 2 представлен поперечный разрез витка.
На фиг. 3 показана схема изготовления стержня пружины.
Осуществление изобретения
Винтовая пружина 1 (фиг. 1) выполнена из стали с круговым поперечным сечением витка, причем поперечное сечение витка в радиальном направлении выполнено двухслойным и состоит из стального сердечника 2, например из углеродистой стали и размещенного вокруг него концентрического кольца 3 из легированной стали с требуемыми физико-механическими свойствами (фиг. 2).
На фиг. 3 представлено изготовление исходного двухслойного в радиальном направлении прута путем помещения сердечника 2 в полость нагретой тонкостенной трубы 3. После остывания происходит обжатие стержня оболочкой с образованием единой конструктивной слоистой системы. Затем осуществляется навивка стержня с формированием спирали и ее последующей термической обработкой.
Размещение тонкого стального кольца более высокой прочности на периферии поперечного сечения витка повышает усталостную прочность пружины, а следовательно, и долговечность ее работы в ответственных системах, при уменьшении расхода специальных сталей.
Температура нагрева тонкостенной трубы, внутренний диаметр ее поперечного сечения, толщина тонкостенной трубы и диаметр сердечника определяются расчетным путем и проверяются экспериментально на совместную работу при кручении слоистого стержня. Количество слоев в сечении витка может быть более двух.