Устройство для контактного заневоливания пружин
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах для повышения несущей способности и рабочих характеристик пружин. Устройство содержит верхний и нижний вкладыши и стакан для установки в нем вкладышей и между ними пружины, пуансон с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша. Нижний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси стакана, а верхний - с возможностью вращения и перемещения вдоль оси стакана и отклонения оси от оси пуансона. Вкладыши выполнены с кольцевыми проточками на торцах диаметром, соответствующим внутреннему диаметру пружины, в которых расположены полиуретановые кольцевые прокладки таким образом, чтобы пружина входила в проточки вкладышей не менее чем на высоту витка пружины. Стакан выполнен с внутренним диаметром в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины. Снижается трудоемкость изготовления пружин, повышается экономичность. 1 ил.
Изобретение относится к области изготовления и испытания пружин, а именно к устройствам для повышения несущей способности и рабочих характеристик пружин, и может быть применено в отраслях промышленности, изготавливающих и применяющих пружины - на предприятиях ВПК, машиностроения, авиастроения, автомобильной промышленности, сельхозмашиностроения.
Известны устройства для контактного заневоливания пружин, описанные в авторских свидетельствах СССР №№198747, 348792, 419660, 486233, 643684, 815346, 825253, пат. RU 2251036, пат. RU 2251037, пат. RU 2286556, пат. RU 2296968 [1…11]. Известно также устройство по заявке №2007109504 [12, c.72…73].
Наиболее близким является устройство по заявке №2007109504, содержащее стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой пружины, пуансон с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша, нижний вкладыш, причем нижний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси стакана, а верхний - с возможностями такого вращения и перемещения вдоль оси стакана и возможностью отклонения своей оси от оси пуансона, отличающееся тем, что внутренний диаметр стакана выполнен размером в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины, а на торцах вкладышей выполнены поверхности с упором глубиной не менее чем на высоту витка пружины и повторяющие профиль торцов крайних витков пружины для использования торцевого момента пружины при заневоливании. При приложении нагрузок контактного заневоливания (10…300F3, где F3 - сила пружины при максимальной деформации) происходит выбор зазора между витками и сжатие витков по линии их контакта между собой, в результате чего пружина, взаимодействуя с внутренним диаметром стакана и упорами вкладышей, изменяет кривизну витка, отчего пружина раскручивается от возникающего торцевого момента. Если возникающие силы трения между пуансоном, плитой пресса и соответствующими вкладышами стакана не превышают торцевой момент пружины, вкладыши проворачиваются, витки соприкасаются между собой и с внутренним диаметром стакана, после чего производят процесс пластического упрочнения витков пружины осевыми усилиями 10…300F3. Названное устройство совместно со способом заневоливания по а.с. 486233 были апробированы заявителем при изготовлении части месячной программы пружин 5-7К гидрооткатника полуавтоматической пушки 2А28 изделия БМП-1 [12, с.98…125]. Изготовленные пружины по геометрическим параметрам (смещение витков, бочкообразность, неперпендикулярность торцов) и силовым параметрам (F2 и F3) соответствуют жестким требованиям ТУ военного производства.
Однако имеются пружины, к которым не предъявляются столь жесткие требования по геометрическим и силовым параметрам и для заневоливания которых известная конструкция [12, с.98…125] является неоправданно трудоемкой в изготовлении из-за сложных контактирующих с пружиной поверхностей вкладышей.
Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков прототипа, что может быть достигнуто, если контактирующие с торцами пружины поверхности вкладышей выполнить плоскими, а пространство между ними и торцами пружины заполнить упругим и стойким к износу материалом, передающим усилие пресса через вкладыши на пружину. Таким материалом является полиуретан. Благодаря своей высокой упругости, большому сопротивлению удару, разрыву, истиранию, износостойкости, способности выдерживать большую нагрузку, стойкости к воздействию масла, кислорода и нагрева полиуретан широко применяется в штамповочном производстве при вытяжных, гибочных, формовочных, отбортовочных и обжимных операциях [13, с.419…421]. Применение полиуретана для упрощения конструкции штамповой оснастки снижает ее стоимость в 4…6 раз и сокращает сроки изготовления в 5…10 раз [13, с.421], что в полной мере относится и к заявленному устройству для контактного заневоливания пружин, которое следует классифицировать как формовочную штамповую оснастку.
Технический результат достигается за счет новых элементов и их новых связей в устройстве для контактного заневоливания пружин, а именно: устройство содержит стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой пружины, пуансон с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша, нижний вкладыш, причем нижний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси стакана, а верхний - с возможностями такого вращения и перемещения вдоль оси стакана и возможностью отклонения своей оси от оси пуансона, отличающееся тем, что на торцах вкладышей в выполненных кольцевых проточках диаметром по внутреннему диаметру пружины расположены полиуретановые кольцевые прокладки таким образом, чтобы пружина входила в проточки вкладышей не менее чем на высоту витка пружины, а внутренний диаметр стакана выполнен размером в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины.
При приложении нагрузок контактного заневоливания (10…300F3, где F3 - сила пружины при максимальной деформации) происходит выбор зазора между витками и сжатие витков по линии их контакта между собой, в результате чего пружина, изменяя кривизну витка, взаимодействует с внутренним диаметром стакана и полиуретановыми кольцевыми прокладками вкладышей. Зажатые кольцевыми полиуретановыми прокладками вкладышей витки соприкасаются между собой и с внутренним диаметром стакана, после чего производят процесс пластического упрочнения витков пружины осевыми усилиями величиной 10…300F3.
Полиуретан, находясь между контактными поверхностями вкладышей и торцами крайних витков пружины, способствует равномерному распределению осевой нагрузки по диаметру пружины, что положительно сказывается на качестве заневоленной пружины.
На чертеже представлено устройство, состоящее из пуансона 1 и стакана 2, в котором размещены испытуемая пружина 4, верхний вкладыш 3 и нижний вкладыш 5. При этом торцы сжатой пружины контактируют с полиуретановыми кольцевыми прокладками 6, расположенными в проточках торцов вкладышей 3 и 5, упираясь торцами витков в них, а витки контактируют с внутренней поверхностью стакана 2.
Работает устройство следующим образом. Устройство устанавливают на неподвижный стол пресса, а пуансон 1 закрепляют к верхней подвижной плите пресса. В стакан 2 вставляют испытуемую пружину 4 таким образом, чтобы торцы пружины контактировали с кольцевыми прокладками 6, расположенными в проточках торцов вкладышей 3 и 5. Затем пуансон 1 посредством движения пресса опускают, отчего пружина 4, сжимаясь, увеличивает свой наружный диаметр до тех пор, пока все ее витки не придут в непрерывный контакт с внутренней поверхностью стакана 2. Благодаря контакту торцов пружины с кольцевыми прокладками 6 и контакту витков пружины с внутренней поверхностью стакана сжатая пружина займет правильную геометрическую форму. Благодаря наличию полиуретана между торцами витков пружины и ответными поверхностями вкладышей и благодаря наличию шаровой поверхности на пуансоне 1 и верхнем вкладыше 3 осевое усилие пресса равномерно распределяется по диаметру сжатой пружины. После требуемой выдержки под нагрузкой пуансон поднимают, пружину вынимают из устройства.
Преимущество заявленного устройства относительно известного заключается в упрощении конструкции вкладышей, что позволяет считать заявленное устройство более экономичным в изготовлении и эксплуатации.
Источники информации
1. А.с. СССР 198747, Класс 42k, 25, М. Кл. G01M. Приспособление для контактного заневоливания пружин / Крюков Б.Н. - №813750/25-28; заявл. 10.01.1963; опубл. 248.08.1967. Бюл. №14 за 1967 г. - 2 с.
2. А.с. СССР 348792, М. Кл. F16F 1/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М. - №1318771/25-28; заявлено 07.04.69; опубл. 23.08.72, Бюл. №25. - 2 с.
3. А.с. СССР 419660, МПК F16F 1/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М. - №1857065/25-27; заявл. 15.12.72; опубл. 15.03.74, Бюл. №10. - 3 с.
4. А.с. СССР 486233 А, М. Кл. G01M 13/00, B21F 35/00. Способ заневоливания пружин в обойме / Тебенко Ю.М. - №1935961/22-02; заявл. 26.06.1973; опубл. 30.06.1983. Бюл. №24 за 1983 г. - 2 с.
5. А.с. СССР 634684, М. Кл. F16F 1/04. Устройство для контактного заневоливания пружин / Крюков Б.И., Вишнев М.И., Вендров И.Я. - №2443609/25-28; заявл. 19.01.1977; опубл. 25.01.1979. Бюл. №3. - 2 с.
6. А.с. СССР 815346, М. Кл.3 F16F 1/04. Устройство для заневоливания пружин / Тебенко Ю.М. - №2743747/25-28; заявл. 30.03.79; опубл. 23.03.81, Бюл. №11 за 1981 г. - 3 с.
7. А.с. СССР 825253, М. Кл3 B21F 35/00, F16F 01/ 00. Устройство для заневоливания пружин / Тебенко Ю.М. - №2822172/25-12; заявл. 06.08.79; опубл. 30.04.81, Бюл. №16 за 1981 г. - 3 с.
8. Пат. RU 2251036 C1, МПК F16F 1/04, B21F 35/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2003130451/11; заявлено 14.10.03; опубл. 27.04.05, Бюл. №12. - 3 с.
9. Пат. RU 2251037 C1, МПК F16F 1/04, B21F 35/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2003130491/11; заявлено 15.10.03; опубл. 27.04.05, Бюл. №12. - 3 с.
10. Пат. RU 2286556 C1, МПК G01М 13/00, F16F 1/04. Устройство для контактного заневоливания пружин Землянушнова Н.Ю. - №2005108794/28: заявлено 28.03.2005; опубл. 27.10.2006, Бюл. №30. - 4 с.
11. Пат. RU 2296968 C2, МПК G01М 13/00, B21F 35/00. Устройство для контактного заневоливания пружин / Землянушнова Н.Ю. - №2005108799/28; заявлено 28.03.2005; опубл. 10.04.2007, Бюл. №10. - 5 с.
12. Тебенко Ю.М. Проблемы производства высокоскоростных пружин и пути их решения. Монография. - Ставрополь: ООО «Мир данных», 2007, - 152 с.
13. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. - 6-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1979. - 520 с., ил.
Устройство для контактного заневоливания пружин, содержащее верхний и нижний вкладыши и стакан для установки в нем вкладышей и между ними пружины, пуансон с шаровой поверхностью, контактирующей с шаровой поверхностью верхнего вкладыша, при этом нижний вкладыш установлен с возможностью вращения относительно оси стакана, а верхний - с возможностью вращения и перемещения вдоль оси стакана и отклонения оси от оси пуансона, отличающееся тем, что вкладыши выполнены с кольцевыми проточками на торцах диаметром, соответствующим внутреннему диаметру пружины, в которых расположены полиуретановые кольцевые прокладки таким образом, чтобы пружина входила в проточки вкладышей не менее чем на высоту витка пружины, а стакан выполнен с внутренним диаметром в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины.
