Устройство для заневоливания цилиндрической пружины



Устройство для заневоливания цилиндрической пружины
Устройство для заневоливания цилиндрической пружины
Устройство для заневоливания цилиндрической пружины

 


Владельцы патента RU 2634468:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Ставропольский ГАУ) (RU)

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство содержит обойму с цилиндрической полостью и соосно размещенный в ней сердечник цилиндрической формы. Пружины размещены в полости между обоймой и сердечником с возможностью обжатия пружины сердечником путем его ограниченного продольного перемещения при силовом воздействии. Обойма снабжена двумя крышками с осевым отверстием с возможностью их временного закрепления на обойме. Сердечник снабжен временно размещаемыми в отверстиях крышек с каждой стороны стержнями круглого поперечного сечения с головками «под ключ», жестко соединенными с сердечником. Цилиндрические поверхности полости обоймы и сердечника выполнены с резьбовыми канавками с возможностью размещения в них витков сжатой пружины. Достигается расширение арсенала технических средств. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройству упрочнения винтовых цилиндрических пружин сжатия.

Уровень техники

Известно устройство, извлеченное из известного способа упрочнения цилиндрических винтовых пружин (см. Патент RU 2462519, МПК C21D 9/02, C21D 7/06, B21F 35/00), состоящее из обоймы, закрепляемой в зажимном приспособлении токарного станка, и дорна, либо упрочняющей головки с роликами, так же закрепляемых в зажимном устройстве токарного станка. Пружина устанавливается в обойму и осуществляется наклеп ее внутренней поверхности путем протягивания дорна либо при помощи упрочняющей головки с роликами. При этом не предполагается контакт витков друг с другом.

Известно устройство, извлеченное из известного способа контактного заневоливания винтовых пружин сжатия (а.с. №122920), состоящее из цилиндрического сердечника, на который надевается подлежащая заневоливанию пружина. Затем посредством обоймы (матрицы) в осевом направлении к пружине прикладывается сила, вызывающая сжатие соприкасающихся витков до появления заданных остаточных деформаций.

Известно устройство для контактного заневоливания пружин (см. Патент на изобретение RU 2390667 С1, МПК F16F 1/06, B21F 35/00), включающее обойму (матрицу) для установки в него пружины и сердечник (пуансон) для передачи давления на заневоливаемую пружину. При этом витки заневоливаемой пружины контактируют не только между собой, но и внешней стороной контактируют с внутренней поверхностью стакана, что позволяет не допустить искривления оси пружины в результате заневоливания.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство, извлеченное из способа упрочнения винтовых цилиндрических пружин (см. Патент на изобретение RU 2548876, МПК B21F 35/00; C21D 9/02), состоящее из обоймы цилиндрической формы и сердечника. Пружина, плотно надетая на сердечник, проталкивается сквозь отверстие обоймы, диаметр которого меньше, чем диаметр пружины, находящейся на сердечнике. Происходит пластическое деформирование витков пружины, вдоль четырех линий контакта - двух между витками и по одной с поверхностями сердечника и обоймы.

Раскрытие изобретения

Устройство для заневоливания цилиндрической пружины состоит из обоймы с цилиндрической полостью, соосно размещенного в ней сердечника цилиндрической формы, снабженного временно размещаемыми в отверстиях крышек с каждой стороны стержнями круглого поперечного сечения с головками «под ключ», жестко соединенными с сердечником, причем цилиндрические поверхности полости обоймы и сердечника выполнены с резьбовыми канавками с возможностью размещения в них витков сжатой пружины, а сердечник со стержнями выполнены с возможностью ограниченного перемещения вдоль продольной оси при воздействии осевой силы сжатия или крутящего момента при закручивании.

Пружина, подлежащая заневоливанию, размещается в резьбовых канавках цилиндрической полости обоймы и сердечника. Форма резьбовых канавок соответствует форме поперечного сечения пружины. Шаг резьбовых канавок соответствует диаметру прутка пружины.

Осуществляется силовое воздействие на сердечник, посредством воздействия сначала на один из стержней, затем на другой, либо осевой силой сжатия, например прессом, либо закручиванием, например тарировочным ключом. При таких воздействиях сердечник перемещается относительно обоймы вдоль ее продольной оси, резьбовые канавки сердечника воздействуют на витки пружины с возникновением в них поперечной пластической деформации. При этом обжатие витков осуществляется не только их контактом между собой, но и контактом пружины с резьбовыми канавками обоймы и сердечника. В результате увеличивается число линий контактов и поверхность обжатия, что, после извлечения пружины из устройства, повышает ее прочностные характеристики.

Перед установкой пружины в устройство возможно нанесение на нее и на цилиндрические поверхности обоймы и сердечника антифрикционной смазки для уменьшения трения при перемещении сердечника и пружины и, следовательно, увеличения силы полезного воздействия на пружину.

Перед установкой пружины в устройство возможно нанесение на нее и на цилиндрические поверхности обоймы и сердечника составов на основе нанопорошков, например Cu⋅Ni и MoS2, для улучшения обработки поверхности при обжатии - заполнения под давлением микротрещин и формирования упрочненного и износостойкого слоя, с образованием полостей, заполненных данным составом (см., например, статью «Применение нанопорошков при безабразивной ультразвуковой финишной обработке» авт. Лебедев А.Т. и др. // Научное обозрение. - 2015. - №4 - С. 63-70).

Возможны различные варианты установки пружины в устройство и извлечения ее после заневоливания. Например, пружина вначале может быть сжата при помощи двух шайб с центрирующими выборками и упорами, болта и гайки, и в сжатом состоянии ввинчена в обойму, после чего болт с гайкой и шайбы удаляются, на обойму снизу навинчивается крышка, с направлением резьбы, противоположным направлению навивки пружины, не позволяющая пружине вывинтиться из обоймы при ввинчивании в пружину сердечника, далее на обойму навинчивается крышка сверху. Обратный процесс организуется при извлечении заневоленной пружины. Либо, если при вывинчивании сердечника из обоймы пружина остается на нем, пружина может быть свинчена при помощи трубного ключа с мягкими губками.

Возможны и иные процедуры для организации процесса заневоливания.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана заневоливаемая пружина.

На фиг. 2 представлена обойма с вырезом.

На фиг. 3 представлена крышка.

На фиг. 4 представлен сердечник.

На фиг. 5 показана шайба.

На фиг. 6 показана пружина, сжатая для установки в устройство.

На фиг. 7 схема деформирования поперечного сечения пружины в одном направлении.

На фиг. 8 схема деформирования поперечного сечения пружины в противоположном направлении.

На фиг. 9 показан вариант размещения пружины в устройстве.

Осуществление изобретения

Устройство для заневоливания цилиндрической пружины 1 (фиг. 1) состоит из обоймы (матрицы) 2 с цилиндрической полостью 3 (фиг. 2), со съемными (свинчиваемыми) крышками 4 (фиг. 3), снабженной резьбовыми канавками 5 с шагом, равным диаметру прутка пружины dП, причем радиус резьбовых канавок rK больше радиуса прутка пружины rП (форма канавки позволяет ограниченные продольные перемещения сжатой пружины) и сердечника цилиндрической формы 6 (фиг. 4) с аналогичными резьбовыми канавками 7 на его поверхности, снабженного с каждой стороны жестко соединенными с ним стержнями круглого поперечного сечения 8 с головками "под ключ" 9, выполненными с возможностью размещения между ними заневоливаемой пружины 1, причем высота hC сердечника 6 меньше высоты hO полости 3 обоймы 2, а максимальный радиус полости обоймы 3 - RO равен сумме минимального радиуса сердечника 6 - RC и диаметра прутка пружины 1 - dП.

Перед установкой пружины 1 в устройство может быть нанесена на пружину 1 и на поверхность резьбовых канавок 5 и 7 антифрикционная смазка, например автол, для уменьшения трения при закручивании сердечника и сжатии пружины, увеличения величины силы.

Перед установкой пружины 1 в устройство может быть нанесен на пружину 1 и на поверхность резьбовых канавок 5 и 7 состав на основе нанопорошков, например Cu⋅Ni и MoS2, для исключения на поверхности пружины при обжатии микротрещин, заполняемых под давлением, и для формирования упрочненного и износостойкого слоя (см., например, статью «Применение нанопорошков при безабразивной ультразвуковой финишной обработке» авт. Лебедев А.Т. и др. // Научное обозрение. - 2015. - №4 - С. 63-70).

Установка пружины 1 в цилиндрическую полость 3 обоймы 2 осуществляется следующим образом.

На пружину 1 сверху и снизу устанавливаются шайбы 10 с центрирующими выборками 11 и упорами 12 (фиг. 5), сквозь шайбы и пружину продевается болт 13, на него навинчивается гайка 14 до тех пор, пока пружина не будет сжата до соприкосновения витков (фиг. 6). Затем сжатая пружина 1 ввинчивается при помощи гаечного ключа в обойму (матрицу) 2, жестко закрепленную, например, в тисках (на чертеже не показаны) (фиг. 2), удаляются шайбы 10, болт 13 и гайка 14, а на обойму 2 снизу навинчивается крышка 4, не позволяющая пружине 1 вывинтиться при ввинчивании сердечника 6, ввинчивается сердечник 6, на обойму 2 сверху навинчивается другая крышка 4. Для удобства резьбовое соединение крышек 4 и обоймы 2 может быть выполнено с направлением резьбы, противоположным направлению навивки пружины 1. Пружина 1 после установки в устройство показана на фиг. 7.

Давление резьбовых канавок 7 может быть создано путем прикладывания к сердечнику 6 заданной вертикальной силы Р (фиг. 8, 9) или заданного закручивающего момента с использованием головок под ключ 9, сначала с одной стороны (верху) (фиг. 8), а затем с другой стороны (снизу) (фиг. 9). При обжатии происходит перемещение сердечника 6 относительно обоймы 2, возникающие при этом новые линии и поверхности контакта 15 между обоймой 2 и пружиной 1, и сердечником 6 и пружиной 1 увеличивают эффект заневоливания. Эти зоны 15, как возможный вариант, выделены черными кружочками (фиг. 8, 9).

Извлечение пружины 1 из предлагаемого устройства может осуществляться различными способами. Например, в порядке, обратном установке пружины 1 в устройство, или может вывинчиваться сердечник 6 вместе с пружиной 1, затем свинчивается пружина 1 с сердечника 6. Возможность вывинчивания пружины вместе с сердечником возможна, если сердечник ввинчивался в пружину с натягом при обеспечении минимального зазора между сердечником с пружиной и полостью обоймы.

1. Устройство для заневоливания цилиндрической пружины, включающее обойму с цилиндрической полостью и соосно размещенный в ней сердечник цилиндрической формы, выполненный с возможностью размещения пружины в полости между обоймой и сердечником с возможностью обжатия пружины сердечником путем его ограниченного продольного перемещения при силовом воздействии, отличающееся тем, что обойма снабжена двумя крышками с осевым отверстием с возможностью их временного закрепления на обойме, а сердечник снабжен временно размещаемыми в отверстиях крышек с каждой стороны стержнями круглого поперечного сечения с головками «под ключ», жестко соединенными с сердечником, причем цилиндрические поверхности полости обоймы и сердечника выполнены с резьбовыми канавками с возможностью размещения в них витков сжатой пружины.

2. Устройство по п. 1, выполненное с возможностью нанесения покрытия, например антифрикционного, на внутреннюю поверхность обоймы и внешнюю поверхность сердечника.

3. Устройство по п. 1, выполненное с возможностью нанесения покрытия, например, на основе наноэлементов на внутреннюю поверхность обоймы и внешнюю поверхность сердечника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении винтовых цилиндрических пружин сжатия. Способ включает навивку пружины с шагом, превышающим шаг готовой пружины, термообработку, дробеметную обработку, люмоконтроль, шлифовку торцов термообработанной пружины, заневоливание.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении многожильных пружин. Узел свивки троса содержит втулку, выполненную с возможностью вращения вокруг оси симметрии, снабженную направляющими для прохода проволок с ее накопителей и установленную перед оправкой для навивки пружины.

Изобретение относится к изготовлению многожильных пружин из проволоки. Устройство содержит накопители проволоки, узел свивки троса, оправку для навивки пружины, механизмы вращения оправки и узла свивки троса.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении винтовых цилиндрических пружин сжатия. Способ включает навивку пружины с шагом, превышающим шаг готовой пружины, термообработку, дробеметную обработку, люмоконтроль, шлифовку торцов термообработанной пружины, сжатие пружины до соприкосновения витков.

Группа изобретений относится к изготовлению стальных пружин. Способ изготовления пружин включает подачу и нагрев навиваемого материала, навивку на вертикальную оправку, погружение оправки с навитой пружиной в закалочную ванну, перемещение оправки с навитой пружиной по закалочной ванне от места погружения, съем пружины с оправки при условии совмещения по времени с навивкой другой пружины.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении винтовых цилиндрических пружин. Способ включает навивку пружины с шагом, превышающим шаг готовой пружины, люмоконтроль, шлифовку торцов термообработанной пружины, дробеметную обработку и заневоливание.

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство для заневоливания цилиндрической пружины включает матрицу с цилиндрической полостью и соосно размещенный в ней пуансон цилиндрической формы с жестко закрепленной на нем плитой круговой формы.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении пружин из стали горячей навивкой. Способ включает нагрев заготовки до температуры выше точки АС3, выдержку заготовки при температуре выше точки АС3, навивку заготовки в спираль при температуре выше точки АС3, охлаждение спирали до температуры мартенситного превращения и отпуск.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении пружин из стали. Способ включает нагрев заготовки до температуры выше точки АС3, пластическую деформацию заготовки винтовым обжатием при температуре выше точки АС3, навивку заготовки в спираль, охлаждение спирали и отпуск спирали.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при упрочнении винтовых цилиндрических пружин сжатия. Для увеличения стабильности упругих свойств пружины и сокращения времени производственного цикла способ упрочнения цилиндрических пружин включает навивку пружины с шагом, превышающим шаг готовой пружины, термообработку, люмоконтроль, шлифовку торцов, дробеметную обработку, заневоливание и наклеп штамповкой наружной и внутренней поверхности пружины и по линии контакта витков между собой за одну операцию или раздельно.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении крупногабаритных пружин из стали горячей навивкой. Способ включает нагрев прутка, навивку пружины из прутка на оправку при температуре нагрева, повитковую закалку пружины при ее непрерывно-последовательном перемещении на оправке и окончательную обработку пружины путем отпуска. Повитковую закалку пружины проводят с разными регулируемыми скоростями охлаждения в баке с закалочной жидкостью со спрейерным устройством, подвижный механизм для перемещения пружины которого расположен ниже уровня закалочной жидкости. Проход пружины через спрейерное устройство осуществляют со скоростью ее охлаждения выше критической с обеспечением ускоренного охлаждения в интервале температур A1-Мн и принудительного удаления паровой рубашки с внутренней поверхности витков пружины, контактирующей с оправкой. По мере последовательного выхода каждого витка пружины из зоны воздействия на нее спрейерного устройства осуществляют замедленное охлаждение пружины в интервале температур мартенситного превращения Мн-Мк и окончательную закалку пружины. Обеспечивается повышение прочности и эксплуатационной долговечности полученной пружины за счет получения мелкозернистой структуры металла. 3 з.п. ф-лы.

Изобретения относятся к производству пружин, изготавливаемых горячей навивкой. Линии содержат установку отбраковки прутков, установку мерной резки прутков, устройство нагрева прутков, устройство навивки пружин из прутков, устройство непрерывно-последовательной закалки пружин, печь для отпуска пружин, охлаждающее устройство, устройство формирования опорных витков пружин, установку шлифовки торцов пружин, установку дробеструйной обработки пружин, пресс многократного обжатия, пост контроля геометрических и силовых характеристик пружин и установку окраски пружин. Использование в предлагаемых линиях установок для снятия фасок на прутках для устранения концентратора напряжений предотвращает образование закалочных трещин, исключает ручную слесарную операцию. Термостаты, расположенные после устройства нагрева прутков, выравнивают температуру прутка по всей его длине, что позволяет навивать пружины с требуемой структурой и повышенным качеством. Механизм клеймения пружин служит для идентификации пружин. Повышается производительность процесса изготовления и качество производимых на линиях пружин. 6 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройствам для заневоливания цилиндрических пружин и содержит обойму с цилиндрической полостью, две съемные крышки с осевым отверстием, выполненные с возможностью закрепления на обойме, сердечник цилиндрической формы, соосно размещенный в обойме и выполненный с возможностью размещения пружины в полости между обоймой и сердечником, и стержни круглого поперечного сечения с головками «под ключ», жестко соединенные с сердечником и расположенные с возможностью размещения в отверстиях крышек. Цилиндрические поверхности полости обоймы и сердечника выполнены с резьбовыми канавками для размещения в них витков сжатой пружины с возможностью обжатия пружины сердечником путем его ограниченного продольного перемещения при силовом воздействии. Обойма выполнена разборной вдоль осевой линии и состоит из двух половин, имеющих возможность соединения и разделения посредством расположенных на сопрягаемых поверхностях обоймы шпонок и шпоночных пазов с использованием фиксирующего кольца. Повышаются прочностные характеристики пружины. 11 ил.
Наверх