Способ изготовления упругого элемента из металлической проволоки

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!! F 16 F 11/00! !

t М

1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ число циклод нагрузни

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3870796/25-28 (22) 22.03.85 (46) 23.08.86. Бюл. У 31 (72) А.Н. Резчиков, Е.В. Резчикова, В.Ф. Баранов и Н.А. Волосатов (53) 621-567. 1(088.8) (56) Заявка Франции У 1517677, кл. F 16 f, 1968.

Авторское свидетельство СССР

Hp 580474, кл. С 01 М 13/00„ 1976. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПРОВОЛОКИ, включащий приложение сжимающей осевой нагрузки к отрезкам проволоки в виде спиралей, уложенных с взаимным перекрещиванием в прессформу, и воздействие на проволоку

„„SU,„, 1252569 А1 вибрации, совпадающей по направлению с нагрузкой, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения качества за счет стабилизации динамических параметров при сохранении ресурса, вибрацию прикладывают после приложения нагрузки, уровень вибрации выбирают в диапазоне 0,03О,1 от уровня эксплуатационной вибрации при плавном непрерывном прохождении диапазона гармонического воздействия, нижнее значение которого составляет половину резонансной частоты элемента верхнее — в пять раз превышает эту частоту, а массовую нагрузку на упругий элемент выбирают равной номинальной эксплуатационной нагрузке.

1252569

Изобретение относится к машиностроеникэ, В частности к области защиты <эбъ ктов от механической вибрацин.

Цепью изобретения является павы- 5 шелле клчества за счет стабилизации динлмических параметров при сохра30,эов упругого .элемента Выражается в

1следуюшем. Kv эффици< нт динамичности после обэрл!,этки и!!эрлц!!еэ! снижается

55 до .определиll!!oil величины (в 1, 5-2 рлзл), которая злгем не изменяется до oTI;I:1;l,!морги элторл. При .этом э л с 1< т тех !!<И!<1! 11 ос к ol u ВИ61э «у l

Н< 1!11Я Г!Р<ЭВО11ОК1! УВ< . 111ЧIIВЗЕТСЯ ЧИС ЯО

1!енин р< с ур< а, На фиг. 1 показан график зависим<э< ги Величины знакопеременной нагрузки от числа циклов нагружения, на фиг. 2 — амплитудно-частотные характеристики образца 11 1; на фиг. 3— амплитудно-частотные характеристики образца М 2; на фиг. 4 — амплитудночастотные характеристики образца

9 3; нл фиг. 5 — амплитуцно-частотные хлрлктеристики образца М 4, нл фиг. 6 — упрощенная модепь материала МР; на фиг. 7 — силы, прикла- 20 дываемые к упругому элементу, на фиг. 8 — диаграмма Кристенсена.

Согласно способу изготовления упругого элемента из проволоки ЭИ-708 диаметром 0,05 мм ее навивают спирально диаметром 0,9+0,01 мм и взвешивакэт с точностью до +0,001 r. Часть спирали весом 0,27 г растягивают до шага 0,95 мм и укладывают на резиновый коврик в круг диаметром

80-100 мм. Уложенную спираль скатыээают в шар диаметром 20-23 мм, затем проводят обмотку шара под углом 45 остлип!имися растянугыми спиралями до массы 0,35 г. После придания

35 шару бочкообрлз ной формы осуществляют прессовлние в размер чертежа изделия.

После этого упругие элементы помещают в групиоиое приспособление и подвергают воздействию синусоидальной вибрации с ускорением 4 1 В диапазоне частот от 20 цо 1ООО Гц. Суммлрное время Воздействия не должно превышать 5 мэ<н.

Затем проводят внешний осмотр, проверку на соответствие конструк— торской документации, проверку массы (1007) и контроль статических (1007) и динамических (107 от партии) характеристик упругого элемента.

Стлбилизлция динлми Ie<.1

Кроме того, снижение коэффициента динамичности объясняется выгоранием и испарением смазки, находящейся на проволоке. Замена трения скольжения на сухое трение также повышает рассеивание энергии колебаний.

Резонансная частота упругого элемента после обработки вибрацией становится несколько выше (на 10-407) и остается такой до отказа амортизатора. Причины этого явления следующие.

После прессования в проволоке имеют место механические напряжения сжатия. Известно, что сэкимающие усилия понижают резонансную частоту колебательной системы, а растягивающие — повышают. Вибротренировка снижает напряжения сжатия и частота проволочного элемента возрастает.

Виброуплотнение приводит к некоторому повышению жесткости элемента и росту его резонансной частоты.

При этом режимы вибротренировки подбираются таким образом, чтобы при вибрации упРугого элемента не расходовался его ресурс.

Известно, что при нагружении конструкции повторяющимися знакопеременными нагрузками, последние отказывают вследствие потери выносливости. На фиг. 1 приведена типичная кривая (5 — Й ) зависимости перегрузок от числа циклов нагружения, цоводящих изделие до разрушения.

В 1!ервой области этой кривой нагрузка настолько велика, что изделие раэрушлется даже при небольшом числе циклов. Во второй области число циклов до разрушения иэделия зависит от величины переменной нагрузки. В третьей области изделие не разрушится при любом числе циклов. Этот уровень нагрузки определяет предел выносливости или предел усталости материала.

Если на упругий элемент действуег сложная полигармоническая вибрациЯ, то общее повреждение может быть Выражено уравнением

<эк

<+—

N где Ii — чис ro циклов (пропорциональное частоте колебаний), 12525Г)ч имеющих место при перегрузке

М вЂ” число циклов до уроння, соответствующего отказу.

Правило устанавливает, что отказ не наступит, пока P 1. Время, за которое Р становится равным 1, называется.ресурсом амортизатора.

В изобретении режимы ниб)рообработки подобраны таким образом, чтобы элемент работал в третьей области и не накапливал повреждений, сохраняя свой ресурс до начала экс луатации в изделии. В частности, уровень вибрации 0,1 от эксплуатационной

<5 нагрузки и соответствует пределу выносливости материала. Это верхнее значение интервала можно вычислить через значение предела выносливости проволоки и ее сечения.

Нижнее значение интервала — уровень вибрации 0,03 от эксплуатационного — это то минимальное значение виброускорения, которое может преодолеть силу трения н витках проволоки 25

1! It и расКачать проволочный массив.

Его можно вычислить через коэффициент трения металл — металл, плотность проволоки и ее сечение.

Плавное непрерывное прохождение диапазона необходимо для того, чтобы возбудить в упругом элементе собственные колебания. Только при резонансе наиболее эффективно снимаются остаточные напряжения после прессо- 35 вания и осуществляется перестройка и стабилизация структуры проволочного элемента.

Того же эффекта можно добиться и при воздействии случайной вибрации 4р в диапазоне частот 0,03-0,1. Важно только, чтобы в этом диапазоне вибрация имела характер белого шума (равномерная спектральная плотность) или розового шума (спад частотной 45 характеристики 3 дБ/октаву).

Диапазоны частот воздействия от половины резонансной частоты до увеличенного в 5 раз ее значения подобраны экспериментально. 50

В отличие от нибрационной массовая нагрузка означает, что упругие элементы, собственная масса которых невелика, образуют колебательную систему с дополнительной массой, 55 величина которой подбирается из условия минимизации коэффициента динамичности на резонансе (номинальная массовая нагрузка).

В приведенном примере осун(есTB)lpния способа нибротренировле п()днергались кубические ниброи.)оляторы размером 8"8 8 мм весом 0,3 и 0,35 r изготовленные из проволоки диаметром

0,05 мм, Испытания и казынают, что н процессе нибротренировки происходит улучшение и стабилизация динамических характеристик ниброизопяторон: ниброизолятор 9 1 (фиг. 2) несом

0,35 r, начальный коэффициент динамичности 1 = 3,2, после вибротрениронки 1 = 2,2. Резонансная частота до нибротренировки 25 Гц, после

57 Гц. Все последующие измерения показывают неизменность полученных после вибротрениронки динамических характеристик; ниброизолятор Ф ? (фиг. 3) весом

0,35 r, начальный ко. ффициент динамичности f = 3, стабильное значение после нибротрениронки (1 = 2,2.

Резонансная частота от 30 Гц стабилизировалась на 45 Гц, ниброизолятор 11 3 (фиг. 4) весом

0,35 r начальный коэффициент динамичности 1 = 4, стабилизированный

2,, Резонансная частота от

25 Гц стабилчзировалась на 60 Гц; ниброизолятор Ф 4 (фиг. 5) весом

0,3 г, начальный коэффициент динамичности 1= 3,8, стабилизиронанный

= 2,4. Резонансная частота от

23 Гц стабилизировалась на 35 Гц.

Пример расчета ресурса кубическогоо цельнометаллического ниброизолятора из проволоки весом 0,35 г с ребром 8 мм.

Исходные данные. Вес прибора на виброизоляторах () = 1 кг, число кубических виброизоляторог. = 4, предварительное (установочное) поджатие виброизолятора Р = 0,5 кг; нес одного виброизолятора (-(, = 0,35 г.

Удельный вес материала н данном ниброизоляторе г) = 15,8 г/см 1иаметр

3 проволоки, из которой сдела н ниброизолятор, (" = 0,05 мм. Диаметр спирали D = 0,85 мм. Объем ниброизолятора V равен

П(1

V -t.

,1

4 1) () где г — длина прово:(олll и (л(торой еде:(а н н)(прои (о. »(г()р .

Из выра)(((1(l(H (1) и() (l(() l,п((((.lт I>

569

1252

4,2 10

L 3

Tf D

Г„„„= ) ° / = 1 кГ, р = 1 1 KI y го числа

0,00196 мм .

3

N = 10 циклов.

7 = — 9,25 ч.

N (15

50 ЮО ZOg 5ОО +,/-ц

Фиг Z — — — 1120 (cì)

4Ч 4 Р 2 р

Тогда число витков спирали в виброизоляторе о равно

Принимаем, что витки спирали ориентированы в кубике равновероят10 но, тогда в каждом направлении, перпендикулярном грани кубика, расположена 1/3 часть витков от их обще15 з — 1,4 10 витков

По упрощенной модели, максимальным циклическим нагрузкам в витке спирали подвергаются сечения . Ь. (фиг 6)

Площадь сечения (0 ) равна

)Id

Удвоенная площадь сечения равна

0,00392 мм

Суммарная площадь, по которой распределяется приложенная к вибро- 30 изолятору сила

0,0549 см.

В общем случае, к виброизолятору прикладывается сила, включающая постоянную („„„) и переменную (Ij

4 составляющие (фиг. 7).

При действии на защищаемый прибор виброперегрузки 40 на частоте

3 кГц числовые значения силы составляют

f 1

F = 40 — — = 40o -10 кГ; (4

=Г 2F = 1+2 10 = 21 кГ.

MqkC uuH а

По формуле S = Г)5 5, где напряжение, Π— сила, 5 — площадь, определяются составляющие напряжения в сечении витков спирали

182=

2635 фунт/дюйм .

F„ — = 200х ср

2898 фунт/дюйм .

По диаграмме Кристенсена (фиг. 8) определяется среднее число циклов до разрушения (Й ) Среднее время работы амортизатора до разрушения Гр при частоте

3 кГц:

1252569

ФАЗ

2® ЖОМ

Фиг. б

F,êã

Фиа 7

120

Составитель Э. Неселовский

Техред Э.Чижмар Корректор Е.Сирохман

Редактор А.Шандор

Заказ 4608/38

Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5!!Роизводственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 мин

Яс

S юникс

116 -0.9 -02 Я О 0.2 0, 0 90

4!О/й/77 Рмим

ФмгЯ

ZO

SO 1Ж