Способ изготовления тангенциальных расширителей и устройства для его осуществления

 

Изобретения относятся к обработке металлов давлением в сочетании с термообработкой и могут быть использованы для изготовления тангенциальных расширителей составных маслосъемных поршневых колец, используемых в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и других поршневых механизмах. Из плющеной металлической ленты формируют змеевидную пружину. Затем постепенно уменьшают шаг ее витков с постоянной фиксацией мест изгиба. Окончательное уменьшение шага витков производят одновременно с формированием на пружине упорных буртов. Из полученной пружины формируют V-образный профиль, который навивают на поддерживающей оправке в спираль с одновременной ее закалкой. От спирали отделяют часть заданной длины, которую устанавливают на другую оправку, подвергают отпуску и рубят на отдельные расширители. Одновременно на каждом расширителе формируют замковое устройство. Уменьшение шага витков змеевидной пружины осуществляют в устройстве, содержащем корпус, в котором размещены шпиндель с профилирующим роликом с радиально установленными штырями, шпиндель с профилирующим роликом, направляющий ролик, неподвижный кулачок-эксцентрик и механизмы ограничения перемещения штырей. Упомянутые механизмы выполнены в виде копирных направляющих с поверхностями, эквидистантными поверхности кулачка-эксцентрика. Штыри взаимодействуют с кулачком-эксцентриком и механизмами их перемещения. Устройство для навивки V-образного профиля тангенциального расширителя в спираль содержит корпус с поддерживающей оправкой, на которой размещена быстросъемная втулка, рычаг с эластичным роликом и съемник. Съемник имеет винтовую торцевую поверхность с шагом не менее высоты профиля навиваемой спирали. В результате обеспечивается повышение качества полученных тангенциальных расширителей при снижении расхода высокоточной плющеной стальной ленты. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретения относятся к обработке металлов давлением в сочетании с термообработкой и могут быть использованы для изготовления тангенциальных расширителей составных малосъемных поршневых колец, используемых в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и других поршневых механизмах.

Известен способ изготовления тангенциальных расширителей для маслосъемных поршневых колец из плющеной металлической ленты, включающий формирование из указанной ленты змеевидной пружины, образование на ней упорных буртов, а затем - V-образного профиля, навивку полученного V-образного профиля на поддерживающей оправке в спираль, которую осуществляют одновременно с закалкой спирали на поддерживающей оправке, отделение от навитой спирали части заданной длины и установку ее на другую оправку, отпуск и последующую рубку на отдельные тангенциальные расширители с одновременным формированием на каждом из них замкового устройства путем подгибания концов горизонтальных полок витков спирали (см. SU 691231, 20.10.1979, В 23 Р 15/08).

Однако при этом способе изготовления тангенциальных расширителей происходит сравнительно большой отход плющеной ленты при закреплении профильной спирали на оправке и при ее термообработке, так как крайние витки выбрасываются. Оправки, на которых производятся закалка и отпуск, недолговечны и после 5-7 циклов термообработки (температура нагрева до 93^oС) искажаются по форме, что ведет к значительному браку тангенциальных расширителей.

Задачей изобретения является создание способа изготовления тангенциальных расширителей, обеспечивающего в процессе их производства повышение точности и стабильности геометрических параметров и пружинных свойств при снижении расхода дорогостоящей высокоточной плющеной стальной ленты.

Для решения поставленной задачи в известном способе изготовления тангенциальных расширителей для маслосъемных поршневых колец из плющеной металлической ленты, включающем формирование из ленты змеевидной пружины, образование на ней упорных буртов, а затем из нее V-образного профиля; навивку полученного V-образного профиля на поддерживающей оправке в спираль, которую осуществляют с одновременной закалкой спирали на поддерживающей оправке, отделение от навитой спирали части заданной длины и установку ее на другую оправку, отпуск и последующую рубку на отдельные тангенциальные расширители с одновременным формированием на каждом из них замкового устройства путем подгибания концов горизонтальных полок витков спирали, после формирования змеевидной пружины производят постепенное изменение шага ее витков с постоянной фиксацией мест изгиба, при этом окончательное уменьшение шага витков производят в процессе формирования упорных буртов до величины, не превышающей величины пяти размеров ширины металлической плющеной ленты.

Кроме того, в процессе навивки V-образного профиля в спираль и ее закалки осуществляют фиксацию по шагу и кривизне по меньшей мере двух витков спирали с помощью втулки необходимого диаметра, которую размещают на вращающейся поддерживающей оправке, при этом обеспечивают плотное прилегание навитой спирали к втулке, отделение и перемещение витков спирали вдоль вращающихся втулки и поддерживающей оправки и последующее свободное перемещение витков спирали вдоль упомянутых втулки и поддерживающей оправки.

Отделение от закаленной спирали части заданной длины и установку ее на другую оправку для последующего отпуска осуществляют одновременно с навивкой и закалкой спирали.

На фиг.1 показано устройство для изготовления змеевидных пружин, навитых из металлической ленты и имеющих уменьшенный шаг витков.

На фиг.2 - навивка плоской змеевидной пружины.

На фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.

На фиг.4 - уменьшение величины шага плоской змеевидной пружины.

На фиг. 5 - уменьшение величины шага змеевидной пружины с одновременным формированием упорных буртов.

На фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.5.

На фиг.7 - формирование V-образного профиля из змеевидной пружины.

На фиг.8 - разрез В -В на фиг.7.

На фиг.9 - навивка V -образного профиля в спираль.

На фиг.10 - разрез Г-Г на фиг.9.

На фиг. 11 - часть тангенциального расширителя с замковым устройством после рубки спирали на отдельные расширители.

На фиг.12 - вид Д на фиг.11.

На фиг.13 - общий вид устройства для навивки V-образного профиля в спираль.

На фиг.14 - вид Е на фиг.13.

Способ осуществляют следующим образом. Из плющеной ленты прямоугольного сечения навивают змеевидную пружину с фиксацией по шагу "t" (фиг.2,3). Далее постепенно уменьшают величину шага змеевидной пружины "t₁" с фиксацией его на подвижных штырях профильного ролика путем уменьшения окружного шага подвижных штырей (фиг.1,4). Окончательное уменьшение величины шага змеевидной пружины до "t₂"<"5S", где "S" - ширина плющеной ленты, равная радиусу изгиба, осуществляют одновременно с формированием упорных буртов (фиг.5, 6). Затем из змеевидной пружины формируют V-образный профиль с фиксацией по шагу "t₂" (фиг.7, 8), навивают спираль из V-образного профиля с одновременной закалкой ее на вращающейся поддерживающей оправке (фиг.9,10).

При этом на втулке необходимого диаметра, которую размещают на вращающейся поддерживающей оправке, профиль навиваемой спирали фиксируют по шагу и кривизне в количестве по меньшей мере двух витков. Фиксацию осуществляют в процессе навивки V-образного профиля в спираль и ее закалки. Плотное прилегание профиля ко втулке необходимого диаметра в процессе закалки и отделение его с перемещением витков спирали из профиля в осевом направлении вдоль вращающихся втулки и поддерживающей оправки осуществляют с помощью эластичного ролика с опережающей до 50% линейной скоростью относительно втулки и поддерживающей оправки, а затем спираль определенной длины без остановки вращения отрубают и перегружают на оправку, на которой она отпускается в шахтной печи при температуре до 600^oС.

Отпущенную спираль рубят на отдельные тангенциальные расширители с одновременным формированием замкового устройства путем подгибания концов горизонтальных полок профиля тангенциального расширителя (фиг.11,12).

Технической задачей, на решение которой направлено устройство для изготовления змеевидных пружин, навитых из ленты с уменьшенным шагом витков, является получение пружин с мелким шагом и мягкой пружинной характеристикой.

Для решения поставленной задачи устройство для изготовления змеевидных пружин, навитых из ленты с уменьшенным шагом витков, содержит корпус, в котором размещены два шпинделя с профилирующими роликами, один из которых оснащен радиально установленными с возможностью перемещения в радиальном направлении штырями, направляющий ролик, неподвижный кулачок-эксцентрик, размещенный внутри профилирующего ролика со штырями, и механизмы ограничения перемещения штырей, выполненные в виде расположенных по обе стороны от направляющего ролика по ходу подачи змеевидной пружины копирных направляющих с поверхностями, эквидистантными поверхности кулачка-эксцентрика, при этом штыри установлены с возможностью взаимодействия с кулачком-эксцентриком и механизмами ограничения их перемещения.

Данное устройство представлено на фиг.1-14 графических материалов.

Устройство содержит корпус 1 с приводными шпинделями 2 и 3, на которых закреплены профилирующие ролики 4 и 5, на нижнем из которых расположены подвижные штыри 6, а на верхнем 5 - ответные отверстия. Внутри нижнего профилирующего ролика 4 установлен кулачок-эксцентрик 7. Справа от нижнего профилирующего ролика 4 расположен направляющий ролик 8, по обе стороны которого закреплены механизмы ограничения движения штырей 9 и 10.

Подвижные штыри 6 перемещаются в радиальном направлении и установлены с возможностью взаимодействия с кулачком-эксцентриком 7 и механизмами ограничения движения 9 и 10.

Устройство работает следующим образом. Змеевидная пружина с шагом "t" пропускается под направляющий ролик 8 и насаживается на кончики подвижных штырей 6. При этом окружной шаг между осями выдвинутых штырей 6 по наружной поверхности их должен быть равен шагу "t" змеевидной пружины, что достигается установкой неподвижного кулачка 7 и соответствует максимальному выдвижению штырей 6 относительно поверхности наружного диаметра профилирующего ролика 4. Непрерывно вращающийся профилирующий ролик 4 подает змеевидную пружину, насаженную на штыри 6, в механизм ограничения перемещения штырей 9, рабочие поверхности которого выполнены эквидистантно кулачку-эксцентрику 7. Механизм ограничения перемещения штырей 9 постепенно перемещает штыри 6 с насаженной на них змеевидной пружиной в радиальном направлении, постоянно прижимая их к поверхности кулачка-эксцентрика 7. При этом окружной шаг между осями штырей 6 по наружной их поверхности уменьшается, тем самым уменьшая исходный шаг "t" змеевидной пружины. Из механизма ограничения перемещения штырей 9 змеевидная пружина поступает в следующее аналогичное устройство в зазор между вращающимися навстречу друг другу профилирующими роликами 4 и 5, где окончательное уменьшение шага происходит, но одновременно с формированием упорных буртов.

Змеевидная пружина с окончательно уменьшенным шагом и сформированными буртами сходит со штырей 6 профилирующего ролика 4, а штыри 6 прижимаются к поверхности неподвижного кулачка-эксцентрика 7 механизмом ограничения штырей 10.

Известно устройство для навивки V-образного профиля тангенциального расширителя в спираль с одновременной закалкой, содержащее корпус, на котором смонтированы поддерживающая оправка, установленная с возможностью вращения в подшипниках, расположенная на поддерживающей оправке быстросъемная втулка, рычаг с эластичным роликом и встроенной в ролик эластичной муфтой, кинематически связанный с поддерживающей оправкой посредством блока шестерен, и съемник, выполненный с винтовой торцевой поверхностью (RU 2146178 С1, 10.03.2000, В 21 D 11/06).

Это устройство имеет следующие недостатки: - прижимной ролик не регулируется в радиальном направлении и жестко закреплен на кронштейне, что требует переналадки устройства при изменении высоты V-образного профиля и диаметра навиваемой спирали; - навивка профильной спирали на оправку постоянно требует смены оправки при изменении диаметра навиваемой спирали; - устройство неуниверсально и требует переналадки при любом изменении V-образного профиля и диаметра навиваемой спирали.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего стабильную точность параметров навиваемой спирали, высокую производительность и минимальный расход материала.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном устройстве для навивки V-образного профиля тангенциального расширителя в спираль с одновременной закалкой, содержащем корпус, на котором смонтированы поддерживающая оправка, установленная с возможностью вращения в подшипниках, расположенная на оправке быстросъемная втулка, рычаг с эластичным роликом и встроенной в ролик эластичной муфтой, кинематически связанный с оправкой посредством блока шестерен, и съемник, выполненный с винтовой торцевой поверхностью, быстросъемная втулка выполнена из теплоизолирующего материала, рычаг выполнен поворотным и снабжен пружиной для обеспечения регулировки усилия прижатия эластичного ролика к навиваемой спирали, а винтовая торцевая поверхность съемника выполнена с шагом не менее высоты V-образного профиля.

Устройство для навивки V-образного профиля в спираль с одновременной закалкой содержит корпус 11, на котором через подшипники крепится поддерживающая оправка 12, вращение которой осуществляется от основного привода устройства, расположенного в корпусе 11. На поддерживающей оправке 12 крепится быстросъемная втулка 13, фиксирующая кривизну навиваемой спирали из V-образного профиля 14 в процессе закалки. При этом быстросъемная втулка 13 легко заменяема и выполнена из теплоизолирующего материала. На поворотном рычаге 15 расположен эластичный ролик 16 с встроенной в него фрикционной муфтой, кинематически связанной с быстросъемной втулкой 13 и поддерживающей оправкой 12 блоком шестерен 17, расположенных на рычаге 15. Поворотный рычаг 15 крепится на неподвижной оси 18 корпуса 11.

Усилие прижатия эластичного ролика 16 к навиваемой спирали из V-образного профиля 14 регулируется с помощью пружины 19, которая крепится к поворотному рычагу 15 через тягу 20.

Осевое перемещение навиваемой спирали вдоль быстросъемной втулки 13 осуществляется неподвижным съемником 21, имеющим винтовую торцевую поверхность с шагом, не менее высоты "h" (фиг.8) V-образного профиля.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

V-образный профиль, нагретый до закалочной температуры, навивается с одновременным охлаждением на вращающуюся быстросъемную втулку 13, закрепленную на поддерживающей оправке 12, в спираль, (фиг.13 и 14). Далее навитая спираль перемещается с помощью неподвижного съемника 21 по винтовой его поверхности вдоль быстросъемной втулки 13. При этом плотное прилегание спирали из V-образного профиля 14 к втулке 13 обеспечивается эластичным подпружиненным роликом 16, у которого линейная скорость до 50% выше, чем у втулки 13. Этот же эластичный ролик 16 отделяет и проталкивает витки навитой спирали на поддерживающую оправку 12, где она накапливается до заданной длины. Отделение от закаленной спирали части заданной длины и установку ее на другую оправку для последующего отпуска осуществляют одновременно с навивкой и закалкой спирали.

Формула изобретения

1. Способ изготовления тангенциальных расширителей для маслосъемных поршневых колец из плющеной металлической ленты, включающий формирование из указанной ленты змеевидной пружины, образование на ней упорных буртов, а затем из нее V-образного профиля, навивку полученного V-образного профиля на поддерживающей оправке в спираль, которую осуществляют одновременно с закалкой спирали на поддерживающей оправке, отделение от навитой спирали части заданной длины и установку ее на другую оправку, отпуск и последующую рубку на отдельные тангенциальные расширители с одновременным формированием на каждом из них замкового устройства путем подгибания концов горизонтальных полок витков спирали, отличающийся тем, что после формирования змеевидной пружины производят постепенное уменьшение шага ее витков с постоянной фиксацией мест изгиба, при этом окончательное уменьшение шага витков производят в процессе формирования упорных буртов до величины, не превышающей пяти размеров ширины металлической плющеной ленты.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в процессе навивки V-образного профиля в спираль и ее закалки осуществляют фиксацию по шагу и кривизне по меньшей мере двух витков спирали с помощью втулки необходимого диаметра, которую размещают на вращающейся поддерживающей оправке, при этом обеспечивают плотное прилегание навитой спирали к втулке, отделение и перемещение витков спирали вдоль вращающихся втулки и поддерживающей оправки и последующее свободное перемещение витков спирали вдоль упомянутых втулки и поддерживающей оправки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение от закаленной спирали части заданной длины и установку ее на другую оправку для последующего отпуска осуществляют одновременно с навивкой и закалкой спирали.

4. Устройство для изготовления змеевидных пружин, навитых из ленты с уменьшенным шагом витков, отличающееся тем, что оно содержит корпус, в котором размещены два шпинделя с профилирующими роликами, один из которых оснащен радиально установленными с возможностью перемещения в радиальном направлении штырями, направляющий ролик, неподвижный кулачок-эксцентрик, размещенный внутри профилирующего ролика со штырями, и механизмы ограничения перемещения штырей, выполненные в виде расположенных по обе стороны от направляющего ролика по ходу подачи змеевидной пружины копирных направляющих с поверхностями, эквидистантными поверхности кулачка-эксцентрика, при этом штыри установлены с возможностью взаимодействия с кулачком-эксцентриком и механизмами ограничения их перемещения.

5. Устройство для навивки V-образного профиля тангенциального расширителя в спираль с одновременной закалкой, содержащее корпус, на котором смонтированы поддерживающая оправка, установленная с возможностью вращения в подшипниках, расположенная на поддерживающей оправке быстросъемная втулка, рычаг с эластичным роликом и встроенной в ролик эластичной муфтой, кинематически связанный с поддерживающей оправкой посредством блока шестерен, и съемник, выполненный с винтовой торцевой поверхностью, отличающееся тем, что быстросъемная втулка выполнена из теплоизолирующего материала, рычаг выполнен поворотным и снабжен пружиной для обеспечения регулировки усилия прижатия эластичного ролика к навиваемой спирали, а винтовая торцевая поверхность съемника выполнена с шагом не менее высоты V-образного профиля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:ООО"Стил Ринг-Инжиниринг"

(73) Патентообладатель:Астанин С.Ю.

Договор № РД0000973 зарегистрирован 05.07.2005

Извещение опубликовано: 20.09.2005        БИ: 26/2005