Способ в.в.головина навивки пружин

 

ОПИСАНИЕ(933165

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6 l ) Дополнительное к а вт. с вид-ву— (5I)М. Кл. (22) Заявлено18. 09.80 (21) 3004919/25-12

В 21 F 35/00 с присоединением заявки М—

Гааударстеенный каинтет. (23) Приоритет— (53) УДК621 ° 777. . 8 (088. 8) па денем изобретений н аткрытнй

Опубликовано 07. 06.82 ° Бюллетень М21

Дата опубликования описания 09.06.82 (72) Автор изобретения

B. В. Головин (71) заявитель (54) СПОСОБ В. В, ГОЛОВИНА НАВИВКИ ПРУИИН

Изобретение относится к технологии навивки пружин и может быть использовано в приборостроении и машиностроении на предприятиях, занимающихся изготовлением пружин.

Большинство существующих способов изготовления винтовых пружин основано на применении специальных справок, диаметр которых зависит от диаметра пружины (1j. Навивка проволоки на

10 оправку осуществляется на специальных станках, где проволоке или оправке наряду с вращательным движением сообращается поступательное перемещение вдоль оси оправки. От этого

15 перемещения зависит шаг пружины, т.е. расстояние между двумя соседними витками. При навивке происходит пластичецсое деформирование проволоки, в результате чего пружина сохраняет свою форму после снятия напряжений °

Недостатком этих способов является необходимость в специальных оправках для каждого типа пружины.

Известен способ изготовления винтовых пружин беэ применения оправок (2 ).

Этот способ заключается в том, что образуют по меньшей мере один виток, помещают получувшуюся ваго" товку в зазор между двумя гладкими плитами и скатывают ее в спираль, перемещая одну плиту относительно другой в двух взаимно противоположных направлениях °

Указанный способ имеет следующие недостатки. Во-первых, прежде чем поместить заготовку между плитами, необходимо любым иэ известных спосо. бов образовать по крайней мере один виток. Во-вторых, этот способ не позволяет изготавливать пружины с быстроменяющимися параметрами (шагом и диаметром намотки).

Известен способ изготовления спиральных пружин, включающий пластическое деформирование проволоки, в котором для деформирования проволоку

3 93316

1омещают в магнитное поле перпенди<улярно его силовым линиям и закрепляют один ее конец, после чего через проволоку пропускают постоянный электрический ток.

Недостатком этого способа является невозможность получения цилиндрических пружин.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей в способа.

Цель достигается тем, что в известном способе изготовления пружин, включающем пластическое деформирование проволоки путем создания вокруг проволоки магнитного поля, силовые линии которого перпендикулярны про- . волоке, и пропускания через проволоку электрического тока, вокруг проволоки создают второе магнитное поле, сию ловые линии которого параллельны проволоке, после чего проволоку перемещают вдоль силовых линий второго магнитного поля. Индукции магнитных полей и величину тока в процессе на25 вивки можно изменять. Деформирование проволоки можно осуществлять в жидком ферромагнитике.

На фиг. 1 изображен начальный этап предлагаемого способа навивки пружин (проволока находится в недеформиррванном состоянии ; на фиг. 2проволока в деформированном состоянии; на фиг. 3 - вид А на фиг.2; на фиг. ф - механизм возникновения изгибающего момента в деформируемой проволоке; на фиг. 5 - механизм возникновения крутящего момента; на фиг.бсечение проволоки, в котором действуют максимальные изгибающие и .крутящие моменты; на фиг. 7 - график сложения векторов индукции магнитных полей (обоснование возможности замены двух. магнитных полей одним магнитным полем); на фиг. 8 - витки навиваемой пружины, поперечное сече- 45 ние.

Предлагаемый способ навивки пружин (фиг.1) осуществляется с помощью следующих конструктивных элементов; механизма 1 подачи проволоки, сколь- 50 зящих контактов 2 и 3 и гибкой межконтактной связи 4. Механизм подачи проволоки представляет собой два ролика, прижатых к проволоке и вращающихся в противоположные стороны. За счет сил трения осуществляется равно1 мерное поступательное перемещение проволоки вдоль ее оси. Скользящие кон5 4 такты представляют собой отрезки трубок, внутренний диаметр которых несколько превышает диаметр проволоки.

Их можно изготавливать из того же материала, что и щетки в коллекторных машинах. Контакт 2 при помощи специального зажимного устройства (на фиг. 1 не показано) жестко закрепляется. Контакт 3 за счет гибкой связи 4 может свободно перемещаться относительно .неподвижного контакта 2, расстояние между скользящими контактами при этом сохраняется. Гибкая связь представляет собой эластичную нетокопроводящую трубку, прикрепленную к наружной поверхности скользящих контактов при помощи клеевого соединения. Позицией 5 на фиг. обозначен приемный стержень. К скользящим контактам при помощи гибких проводников подводится постоянное электрическое напряжение. Участок проволоки, находящийся между скользящими контак.тами, пронизывается магнитными полям

© и Ф Поле ф,перпендикулярно проводнику (оно условно изображено в ви де крестиков и направлено перпендику лярно плоскости фиг. в направлении

"от наблюдателя", После 9 направлено параллельно продольной оси проволоки. Источниками магнитных полей являются обычные электромагниты, каждый из которых состоит из подковообразного магнитопровода и обмотки возбуждения, питаемой постоянным током (на фиг. 1 электромагниты не показаны .

Процесс навивки пружины происходит следующим образом.

При подаче электрического тока в обмотки возбуждения электромагнитов возникают магнитные поля, изображенные на фиг. 1 и 2. При подключении постоянного электрического напряжения к скользящим контактами на участке проволоки, находящемся между контактами, возникает электрический ток

j . На каждый элемент длины hf проводника с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, опре- деляемая правилом "левой руки". Для поля Ф и тока J величина этой силы

q будет равна: ф =ЭВ„аЕ, где B - индукция магнитного поля Ф .

Таким образом, участок проволоки, расположенный между скользящими контактами, можно рассматривать как балку с защемленным концом, нагру5 9331 женную равномерно распределенной по длине нагрузкой q (фиг.l и 4). Как известно, величина изгибающего момента в произвольном сечении этой балки будет равна: 5

М„„=с (Е- Х) (/2) где — длина балки; х - расстояние выбранного сечения до защемленного конца 10 балки, Таким образом, максимальный изгибающий момент будет вблизи заделки, т.е. в сечении Б-Б, и равен а †.Как а

1 известно, кривизна упругой линии де- is формированной балки различна по ее длине и пропорциональна изгибающему моменту в каждом сечении, т.е.

Ми г

l(= — -—

9 1=3

20 где P - -радиус кривизны;

Е - модуль упругости; — момент инерции сечения относительно главной центральной оси, перпендикулярной к плос- 2s кости изгибающего момента.

Таким образом, изгибающий момент, а значит и кривизна упругой оси балки будет пропорциональна квадрату расстояния выбранного сечения от свобод- 10 ного конца балки, т.е. максимальные деформации проволоки от изгибающего момента будут в сечении Б-Б, расположенном у неподвижно закрепленного скользящего контакта 2. В результате пластической деформации в этом сечении при непрерывной подаче проволоки будет формироваться диаметр витка пружины (фиг.2). Если бы магнитное. поле ф было бы равно нулю, а величина силы q,менялась бы с течением времени (этого можно достичь, изменяя ток Д в проволоке или индукцию магнитного поля Ф, то из прямолинейного отрезка проволоки получилась бы плоская спиральная пружина. Иагнитйое поле ф предназначено для создания крутяцего момента в сечении .проволоки и растягивания образующих4 ся витков в направлении, перпенди30 кулярном плоскости, с целью получения винтовых пружин. Как известно, при растягивании пружины силой, направленной вдоль оси этой пружины, в поперечных сечениях проволоки возникают крутящие моменты, пропорциональные величине растягивающей силы. Естественно, справедливо и обратное, т.е. при создании крутящих моментов в по65 перечных сечениях проволоки, свитой в пружину, возникает сила, растягивающая пружину, увеличивающая расстояние между двумя соседними витками, т.е. шаг пружины. Если деформации в поперечном сечении проволоки, вызванные крутящим моментом, упругие то после снятия крутящего момента пружина опять возвращается в исходное положение. Если деформации от крутящего момента пластические, то и после. снятия этого момента пружина остается растянутой. Это явление и используется для формирования шага при навивке винтовых пружин.

Пока проволока прямолинейная (фиг. 1), магнитное поле Ф никакого действия на нее не оказывает, хотя по ней пропускается ток. При деформации проволоки магнитным полем ф (фиг.2), отдельные участки ее изменяют свой наклон по отношению к силовым линиям поля Ф в пределах от

0 до 90, соответственно меняется и о сила п„действующая на каждый из этих участков. Как известно, она равна:

С = 1 где В2. - индукция магнитного поля ф; а2 " элемент длины проводника;

- угол между направлением маг- нитного поля Ф и элементом длины проводника.

Величина этих сил показана на фиг.3

Эти силы создают крутящий момент, максимальное значение которого достига»ется в сечениях по длине î (фиг.l и 4), Таким образом, в сечении Б-Б, расположенном вблизи неподвижного скользящего контакта, возникают максимальные изгибающие и крутящие моменты, Это сечение изображено на фиг. 5, За счет пластических деформаций, возникающих 8 этом сечении, происходит формирование диаметра пружины и ее шага. Как известно, при растягивании пружины наряду с крутящим моментом в сечении проволоки возникает поперечный изгибающий момент, однако величина его настолько мала что им можно смело пренебречь, так как он не вызовет пластических деформаций.

Навивка пружин происходит следующим образом.

Существует набор вставок, каждая из которых представляет собой два скользящих контакта, соединенных гибкой связью. Вставки отличаются друг от друга внутренним диаметром скаль933165

20 зящих контактов и длиной гибкой связи. В зависимости от диаметра проволоки и параметров будущей пружины подбирают соответствующую вставку и одевают ее на отрезок проволоки, свисающей с подающих роликов. После этого один из контактов вставки при помощи зажимного устройства жестко зажимают в непосредственной близости от подающих роликов (как показано на 10 фиг.1) . Затем подают электрический ток к скользящим контактам и обмоткам возбуждения электромагнитов, а также включают подачу проволоки, Для навивки плоских спиральных пружин включается только поле ©„ для навивки винтовых пружин поля ф„ и ф .

Как указывалось выше, величина. силы с, действующей на проводник с током в магнитном поле, пропорциональна произведению индукции В на ток J ..

Поэтому, если уменьшить индукцию и во столько же раз увеличить ток, величина магнитоэлектрических сил не изменится, но проволока при больших токах начнет разогреваться, что облегчит процесс ее пластического деформирования.

Если магнитные поля 91 и ф< геометрически сложить (фиг.7), то их действие будет эквивалентно результирующему полю ф . Поэтому два электромагнита можно заменить одним электромагнитом, если повернуть его на угол (Ъ °

Неподвижный скользящий контакт можно заменить подающими роликами, напряжение к которым можно подвести при помощи обычных щеток. Подвижный скользящий контакт должен быть при

40 этом соединен гибкой связью с неподвижной точкой, расположенной вблизи подающих роликов. В качестве гибкой связи можно использовать эластичный трос. Главное назначение гибкой связи - обеспечить свободное переие45 щение скользящего контакта относительно неподвижной точки при сохранении заданного расстояния между ними. Подвижный скользящий контакт можно выполнить в виде щеток, прижатых друг к другу при помощи пружинного механизма. Это обеспечит надежный контакт при любом диаметре проволоки. Замена неподвижного скользящего контакта подающими роликами позволит сократить 55 участок р, имеющий максимальный крутящий момент. Подающие ролики будут выполнять функции заделки и в непосредственной близости от них изгибающий и крутящий моменты будут максимальными.

С целью уменьшения магнитных потерь пластическое деформирование проволоки можно производить не в воздушной среде, а в специальной ванне, наполненной жидким ферромагнетиком.

В целях навивки пружины, шаг которых равен диаметру навиваемой проволОки (фиг,8) ПОДВижный скОльзящий контакт 3 и примыкающий к нему участок гибкой связи 4 должны иметь срез,.

Обеспечивающий прижатие витков друг к другу (на фиг. изображен скользящий контакт трубчатого типа).

В целях исключения влияния веса навитой пружины на изгибающие и крутящие моменты, готовая пружина должна поддерживаться приемным устройством

5 (фиг.2), которое представляет собой обычный стержень.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа навивки заключается в возможности изготовления пружин всех типов как плоских спиральных, так и винтовых из трудно деформируемых материалов, причем их параметры можно свободно менять в процессе навивки, воздействуя на ток в деформируемом участке проволоки и токи в обмотках электромагнитов.

Формула изобретения

1, Способ навивки пружин, включающий пластическое деформирование проволоки путем создания вокруг проволоки магнитного поля, силовые линии которого перпендикулярны проволоке, и пропускания через проволоку электрического тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей вокруг проволоки создают второе магнитное поле, силовые линии которого параллельны проволоке, после чего проволоку перемещают вдоль силовых линий второго магнитного поля.

2. Способ по и,1, о т л и ч а юшийся тем, что индукции магнитных полей и величину тока в проволоке изменяют в процессе навивки.

3. Способ по пп.1 и 2, О т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения магнитных потерь, деформирование проволоки производят B жидком ферромагнитике °

933165

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Мехов Б. Г. и Таранин В.Н.

Навивка пружин. М-Л., 1936, с. 103.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 423549, кл. В 21 F 35/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2842208/12, 21.11.79.

ХюесХое

cuedva

Pup f

Фт Ф

933 165

Фв4

М rr gwu u

Составитель Е. Свистунов

Редактор H. Багирова Техред 3. фанта Корректор А. Гриценко

Заказ 4010/8 Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва,,И-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4