Способ навивки пружин растяжения с межвитковым давлением

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению длинномерных пружин растяжения с малым индексом навивки, и позволяет увеличить межвитковое давление. В процессе навивки пружины предварительно оформляют витки, диаметр которых превышает номинальный, а в процессе дальнейшей окончательной деформации витков доводят их диаметр до номинального значения. 3 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!1) (я)ю В 21 F 3/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

Q с) с

Ul

Ul (21) 4239263/12 (22) 30.04.87 (46) 07,05,91. Бюл. N. 17 (71) Научно-производственное объединение

"Мединструмент" (72) И.M.Âàõèòoâ, Н.М.Козлов и С,А,Галимарданова (53) 621.778.28(088.8) (56) Пономарев С.Д. Расчеты на прочность в машиностроении. Том. 1, М„1956, с, 741.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению длинномерных пружин растяжения с малым индексом навивки, например оболочек тросов управления, оболочек Боудена, гибких медицинских эндоскопов и т,д, Цель изобретения — повышение качества за счет увеличения межвиткового давления, На фиг.1 показана навивка со ступенчатым изменением кривизны витков; на фиг.2— расчет соотношения кривизны предварительных и окончательных витков; на фиг.3— кривые "деформация+нагрузка" для разных видов навивки.

Навивка пружины 1 осуществляется с помощью струнной оправки 2 и формирующего устройства 3, состоящего из двух последовательно расположенных втулок 4 и 5, закрепленных с помощью гайки 6 в хвостовике 7.

Хвостовик 7 служит для крепления формующего устройства 3 к подвижному суппорту (не показан), Втулка 4 имеет два (54) СПОСОБ НАВИВКИ ПРУЖИН РАСТЯЖЕНИЯ С МЕЖВИТКОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению длинномерных пружин растяжения с малым индексом навивки. и позволяет увеличить межвитковое давление. В процессе навивки пружины предварительно оформляют витки, диаметр которых превышает номинальный, а в процессе дальнейшей окончательной деформации витков доводят их диаметр до номинального значения, 3 ил. отверстия 8 и 9, диаметр первого из которых равен наружному диаметру навиваемой пружины, а диаметр второго больше на расчетную величину ЛО. Втулка 5 имеет отверстие 10, равное диаметру струнной оправки

При вращении струнной оправки 2 совместно с навитой частью пружины 1 проволочная заготовка 11 под действием крутящего момента вытягивается в полости отверстия 9, где происходит деформирование предварительных витков 12, Благодаря упругости проволочной заготовки при навивке пружин с малым индексом оформление витков происходит по наружному диаметру, а не по внутреннему. Для более полного формирования витков возможно дополнительно создавать в проволочной заготовке усилия сжатия. При заполнении пространства отверстия 9 под действием навитых витков пружина, как бы распираясь, продавливается через отверстие 8, при этом формируются витки окончательной номинальной кривизны. Усилие, необходимое

1646655 для продавливания витков 13 черзе отверстие 8, одновременно обеспечивает плотное прилегание витков 12 друг к другу, т.е. создается условие, характеризующее закрытую навивку. Неуравновешенная часть расширяющего усилия вызывает перемещение хвостовика 7, а следовательно, и подвижного суппорта в противоположную от навитой части и ружин ы сторону. Используя известные формулы упругой деформации винтового бруса, можно определить оптимальное соотношение между кривизной предварительных и номинальных витков.

Номинальный диаметр пружины обозначают величиной D, а диаметр предварительных витков D+ Ю. Прямая AB и угол а показывают развертку и угол подъема винтовой линии витков номинального диаметра, а А В и a — предварительного витка. К предварительному витку прикладывают осевую силу Р, при которой предварительный виток деформируется в винтовой брус с углом подъема винтовой линии, равным углу подъема номинальных витков а (фиг.2). При этом виток деформируется в осевом направлении на величину f. Прямая

А В соответствует развертке условно деформированного витка. Если при этом hD величина малая, то межвитковое давление в номинальных витках соответствует силе Р, т.е, силе, повышающей кручение винтового бруса предварительных витков до значения кручения номинальных витков, так как межвитковое давление зависит от величины остаточного кручения винтового бруса. Тогда иэ подобия треугольников АОВ и А ОВ следует ло л o+Ж, отсюда hn = 1 — = 1 с .

Применяя формулы деформации винтового бруса 4 . f и 7= К7

8 . 0з определяют

80 P 80 Р PC

83ррр кгс 14 1000о мм з

P — 4 10 — с б

К7 8 0 К7

Р С4

hD=f С=—

1PP0d или

4 10 — 4 ()упр Сз

К7

Величину, зависящую от механических

СВОйСтВ ПРОВОЛОЧНОЙ ЗаГОтОВКИ (71упр И ИД4с +2 декса навивки К7 = „ 3,,обозначают

4с — 3

5 коэффициентом К, тогда окончательно

hD = КСз d. Приведенное соотношение показывает справедливость допущения, что разность между диаметрами предварительных и окончательных витков hD величина

10 малая. Конкретно для оболочек медицинских эндоскопов, ког2да С 2,5, D = 0,8 — 2,2 и 7упр» 60 кгс/мм, Л0 не пРевышает

0,1 мм, что позволяет упростить осуществление способа.

Рассмотрим реализацию навивки оболочки Боудена различными способами на примере одного типоразмера: 0 = 1,6 мм, материал 12Х18Н9Т (ГОСТ 5632-72), OBр= г

=160 кгс/мм, (7)упр= 0,5 ддр= 80 кгс/MM

На фиг.3 даны с ответствующие кривые

"деформация + нагрузка".

N. 1 — навивка закрытым способом;

М 2 — навивка закрытым способом с подкруткой;

25 / 0,4 рад/об;

N 3 — наеивка с изменением кривизны витков по конической вин говой линии;

N- 4 — наеиека со ступенчатым изменением кривизны витков

hD =4 10 — -У вЂ” Р- с d =4

К7

10 86 2,2 05=0,09мм.

Диаграммы получены на специальной установке замера межвиткопого давления

УН СЭ вЂ” 15.

На кривых точках резкого изменения деформации соответствует началу деформации витков, а сила P — предварительной нагрузке. В пересчете на напряжение кручения

ВРD, 4с+2

7 = К7 и К7=пр

4с — 3

71 =19 2 72 ==25 кгс кгс мм мм

50 кгс кгс

7З =40- — —; 74 =52 мм мм

По предложенному способу готовят специальный станок для изготовления оболочек Боудена для гибких медицинских эндоскопов. На этом станке освоено изготовление 12 типоразмеров оболочек. В среднем достигнуто» межвиткоеое давление (соответствующее ему напряжение кручения) при ступенчатом изменении

1646655, =4 ° 10-4 ОМ

Фиг. Р кривизны витков равно 50 кгс/мм, а при

2 изменении кривизны витков по конической винтовой линии — 40 кгс/мм, что превосходит межвитковое давление, полученное навив кой закрытым способом, соответственно в 2,5 и 2 раза.

Формула изобретения

Способ навивки пружин растяжения с межвитковым давлением, включающий навивку проволоки на вращающуюся оправку с плотным прилеганием витков, о т л и ч ею шийся тем, что, с целью повышения качества за счет увеличения межвиткового давления, в процессе навивки пружины предваригельно формообразуют витки, диаметр которых превышает номинальный, в процессе окончательного формообразования витков доводят их диаметр до номинального значения, при этом разность

- между кривизной предварительных и окончательных витков определяют из соотношения

ЛО=К Сзd, где С вЂ” индекс навивки пружины;

d — диаметр проволочной заготовки;

К вЂ” коэффициент, зависящий от материала проволочной заготовки и индекса навивки

15 где (т)упр допустимое касательное напряжение упругости на поверхности витка;

4с+2

Кт —, коэффициент, учитывающий увеличение напряжений на внутреннем

20 волокне витка.

1646655 иг.

Составитель А.Абрамов

Редактор М.Стрельникова Техред M.Уоргентал Корректор О.Ципле

Заказ 1640 Тираж 368 Г1одписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь|тиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-;35. Раушская нлб, 4/5

Производственно-издательский "о «1ин:и "Патен1", г :+.rnpng, ул.Гагарина, 101