Устройство для контактного заневоливания конических пружин
DEVICE FOR CONTACT DEFLECTION OF CONICAL SPRINGS

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для повышения несущей способности и рабочих характеристик пружин конической формы или формы параболоида вращения методами пластической обработки металла, а именно - методом контактного заневоливания. Такие пружины обладают более высокой устойчивостью, чем цилиндрические пружины, а в сжатом состоянии имеют меньшую высоту. При этом высота некоторых из них в сжатом виде равна высоте витка пружины.
Может быть применено в отраслях промышленности, изготавливающих и применяющих пружины – на предприятиях ВПК, машиностроения, авиастроения, автомобильной промышленности, сельхозмашиностроения и т.д.
Известны устройства для контактного заневоливания пружин, описанные в авторских свидетельствах СССР № № 198747, 348792, 419660, 486233, 643684, 815346, 825253, пат. RU 2251036, пат. RU 2251037, пат.  RU 2286556, пат. RU 2296968, пат. RU 2392083, пат. RU 2393042, пат. RU 2393043, пат. RU 2686435.
Наиболее близким является устройство для контактного заневоливания конических или параболических пружин по пат. RU 2686435, содержащее верхний и нижний вкладыши, стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой 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, верхний вкладыш связан с пуансоном посредством ступенчатого винта с обеспечением зазоров между наружной поверхностью цилиндрической части винта и ответной поверхностью отверстия во вкладыше и между головкой винта и ответной поверхностью вкладыша, отличающаяся тем, что внутренняя рабочая поверхность стакана выполнена диаметром равным диаметру сжатой конической или параболической пружины и имеет форму, охватывающую наружную поверхность сжатой конической или параболической пружины соответственно, а верхний вкладыш контактирует с внутренней поверхностью пружины и имеет коническую форму или форму параболоида вращения соответственно, при этом поверхность нижнего вкладыша выполнена с кольцевой проточкой на торце диаметром, соответствующим наименьшему внутреннему диаметру более узкой стороны пружины и глубиной не менее высоты витка пружины, а поверхность верхнего вкладыша на торце имеет кольцевую проточку, соответствующую наибольшему внутреннему диаметру более широкой стороны пружины и глубиной не менее высоты витка пружины. Нижний вкладыш связан с нижним цилиндром пресса посредством штока для вытеснения пружины из стакана и удаления ее с нижнего вкладыша.
Недостатком устройства является невозможность упрочнять контактным заневоливанием поверхности витков пружин сжатия, имеющих коническую форму или форму параболоида вращения, витки которых при максимальном сжатии входят друг в друга, при этом высота сжатых пружин равна диаметру их витка (фиг. 1, 2).
Технической задачей изобретения является усовершенствование устройства и устранение указанного недостатка.
Техническим результатом изобретения является возможность упрочнять поверхности витков пружин сжатия, имеющих коническую форму или форму параболоида вращения, витки которых при максимальном сжатии входят друг в друга, при этом высота сжатых пружин равна диаметру их витка, с помощью предлагаемого устройства.
Технический результат достигается за счёт новых элементов и их новых связей в устройстве для контактного заневоливания пружин, а именно: устройство содержит верхнюю плиту с прикреплённым к ней пуансонодержателем пуансоном с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша, при этом нижний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси пуансона, а верхний - с возможностью вращения и перемещения вдоль оси пуансона, причём верхний вкладыш связан с пуансоном посредством ступенчатого винта с обеспечением зазоров между наружной поверхностью цилиндрической части винта и поверхностью отверстия в верхнем  вкладыше и между головкой ступенчатого винта и ответной поверхностью верхнего вкладыша. На нижней плите расположен нижний вкладыш и прикреплены болтами переналаживаемые упоры с овальными отверстиями под болт, обеспечивающими перестановкой упоров относительно наружного диаметра заневоливаемой пружины совпадение её оси с осью верхнего вкладыша и осью нижнего вкладыша, между которыми и упорами находится заневоливаемая пружина. При этом соприкасающиеся с поверхностями торцов пружины торцевые поверхности верхнего и нижнего вкладышей выполнены полностью плоскими или выполнены повторяющими поверхности торцов пружины – ¾ плоскими, ¼ с наклоном и упор между ними – соответственно.
На фиг. 3 представлено устройство, состоящее из верхней плиты 1 с прикреплённым к ней пуансонодержателем 2 пуансоном 3 с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша 4, при этом нижний вкладыш 5 установлен с возможностью вращения относительно оси пуансона 3, а верхний - с возможностью вращения и перемещения вдоль оси пуансона 3, причём верхний вкладыш 4 связан с пуансоном 3 посредством ступенчатого винта 7 с обеспечением зазоров между наружной поверхностью цилиндрической части винта 7 и поверхностью отверстия в верхнем  вкладыше 4 и между головкой ступенчатого винта 7 и ответной поверхностью верхнего вкладыша 4. На нижней плите 6 расположен нижний вкладыш 5 и прикреплены болтами 8 переналаживаемые упоры 9 с овальными отверстиями под болт 8, обеспечивающими перестановкой упоров 9 относительно наружного диаметра заневоливаемой пружины 10 совпадение её оси с осью верхнего вкладыша 4 и осью нижнего вкладыша 5, между которыми и упорами 9 находится заневоливаемая пружина 10.
F
3
Работает устройство следующим образом. Устройство устанавливают на пресс и прикрепляют к нему. На нижний вкладыш 5 нижней плиты 6 устанавливают испытуемую пружину 10 большим диаметром вниз. В случае применения вкладышей с поверхностями, повторяющими поверхности торцов пружины, вкладыши проворачивают до полного контакта их поверхностей с поверхностями торцов пружины. Затем верхнюю плиту 1 посредством пресса опускают, отчего пружина 10 сжимается под действием торца верхнего вкладыша 4, пока витки пружины 10 не придут в непрерывный контакт всех витков с торцами верхнего вкладыша 4 и нижнего вкладыша 5, а сжатая пружина 10 займёт правильную геометрическую форму. При этом воздействием шаровой поверхности пуансона 3 на прилегающую шаровую поверхность верхнего вкладыша 4 и далее на пружину 10 усилие пресса равномерно распределится на поверхности витков сжатой до высоты витка пружины 10. После требуемой выдержки (1÷10 секунд) под нагрузкой контактного заневоливания величиной 5÷300  верхний вкладыш 4 поднимают, освобождая пружину 10.
Пружину 10 снимают с нижней плиты 6 применяемыми при штамповке известными способами и устройствами и направляют на дальнейшую обработку.
Преимущество заявленного устройства относительно известного заключается в возможности упрочнять поверхности витков пружин сжатия, имеющих коническую форму или форму параболоида вращения, витки которых при максимальном сжатии входят друг в друга, при этом высота сжатых пружин равна диаметру их витка.
Источники информации
1. Пат. RU 2481914 С1, МПК В 21F 35/00, В 26F1/00, Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - № 2012107298/02; заявлено 28.02.2012; опубл. 20.05.2013.
2. Пат. RU 2392083 С1, МПК В 21F 35/00, F 16F 1/02, Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - № 2009119814/02; заявлено 25.05.2009; опубл. 20.06.2010. Бюл. № 17. -  5 с.
3. RU 2010146247 Al, МПК В 21F 35/00, Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - № 2010146247/02, заявлено 12.11.2010, опубл. 20.05.2012. Бюл. № 14.
4. Пат. RU 2393042 С1, МПК В 21F 35/00, F 16F 1/02, Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - № 2009119496/02; заявлено 22.05.2009; опубл. 27.06.2010. Бюл. № 18. -  4 с.
5. Пат. RU 2393043 С1, МПК В 21F 35/00, F 16F 1/02, Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - № 2009120194/02; заявлено 27.05.2009; опубл. 27.06.2010. Бюл. № 18. -  5 с.
6. Пат. RU 2686435 С1, МПК В 21F 35/00, F 16F 1/02, Устройство для контактного заневоливания конических пружин / Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - № 2018107169; заявлено 26.02.2018; опубл. 25.04.2019. Бюл. № 12 - 8 с.