Устройство для контактного заневоливания конических пружин

Авторы патента:

B21F35/00 - Изготовление пружин из проволоки (навивка проволоки B21F 3/00; изготовление упругих проволочных колец B21F 37/02)

Владельцы патента RU 2686435:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к изготовлению пружин конической формы или формы параболоида вращения. Устройство для заневоливания пружин содержит верхний и нижний вкладыши, стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой пружины и 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. Цилиндрическая поверхность нижнего вкладыша выполнена с кольцевой проточкой на торце диаметром, соответствующим наименьшему внутреннему диаметру с более узкой стороны пружины и глубиной не менее высоты витка пружины, цилиндрическая поверхность верхнего вкладыша на торце имеет кольцевую проточку, соответствующую наибольшему внутреннему диаметру с более широкой стороны пружины и глубиной не менее высоты витка пружины. Внутренняя рабочая поверхность стакана выполнена диаметром в пределах до диаметра сжатой пружины и имеет форму, охватывающую наружную поверхность сжатой пружины. Обеспечивается упрочнение пружин сложной геометрической формы.1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах для повышения несущей способности и рабочих характеристик пружин конической формы или формы параболоида вращения методами пластической обработки металла. Может быть применено в отраслях промышленности, изготавливающих и применяющих подобные пружины - на предприятиях ВПК, машиностроения, авиастроения, автомобильной промышленности, сельхозмашиностроения. Пружины конической формы или формы параболоида вращения обладают более высокой устойчивостью, чем цилиндрические пружины, а в сжатом состоянии имеют меньшую высоту.

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, пат. RU 2392083, пат. RU 2393042, пат. RU 2393043.

Наиболее близким является устройство по пат. RU 2481914. Устройство содержит верхний и нижний вкладыши, стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой пружины и 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, а вкладыши выполнены с кольцевыми проточками на торцах диаметром, соответствующим внутреннему диаметру пружины, и глубиной не менее высоты витка пружины, при этом стакан выполнен с внутренним диаметром в пределах от диаметра сжатой пружины до диаметра навитой пружины. Верхний вкладыш с пуансоном связаны при помощи ступенчатого винта с обеспечением зазоров между наружной поверхностью цилиндрической части винта и поверхностью отверстия во вкладыше и между головкой винта и ответной поверхностью вкладыша, и равномерного распределения усилия контактного заневоливания по диаметру пружины для механизации установки пружины на устройство и снятия с нее верхнего вкладыша, установки пружины в стакан и удаления ее из стакана. Нижний вкладыш связан с нижним цилиндром посредством штока для вытеснения пружины из стакана устройства и удаления ее с нижнего вкладыша.

Недостатком устройства является невозможность упрочнять контактным заневоливанием пружины сжатия конической формы или формы параболоида вращения, имеющих образующую поверхность сложной формы - конуса или параболоида вращения (фиг. 1, фиг. 2).

Технической задачей изобретения является усовершенствование устройства и устранение указанного недостатка. Техническим результатом изобретения является возможность упрочнять пружины сжатия конической формы или параболоида вращения с помощью предлагаемого устройства.

Технический результат достигается за счет новых элементов и их новых связей в устройстве для контактного заневоливания пружин, а именно: устройство содержит верхний и нижний вкладыши, стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой 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, причем верхний вкладыш связан с пуансоном посредством ступенчатого винта с обеспечением зазоров между наружной поверхностью цилиндрической части винта и поверхностью отверстия во вкладыше и между головкой винта и ответной поверхностью вкладыша. Внутренняя рабочая поверхность стакана в верхней части выполнена диаметром равным наружному диаметру сжатой пружины и имеет поверхность, охватывающую наружную поверхность сжатой пружины - коническую форму или форму параболоида вращения соответственно. Поверхность нижнего вкладыша выполнена с кольцевой проточкой на торце диаметром, соответствующим наименьшему внутреннему диаметру более узкой стороны пружины и глубиной не менее высоты витка пружины. Верхний вкладыш имеет кольцевую проточку, соответствующую наибольшему внутреннему диаметру более широкой стороны пружины и глубиной не менее высоты витка пружины, и выполнен по форме внутренней поверхности сжатой пружины - конической или параболоида вращения соответственно. Нижний вкладыш может быть связан с нижним цилиндром пресса посредством штока для вытеснения пружины из стакана и удаления ее с нижнего вкладыша известными способами и устройствами.

На фиг. 3, 4, 5, 6 представлены устройства, состоящие из установленного на плите 1 стакана 2, в котором размещены испытуемая пружина 3, верхний вкладыш 4, связанный с пуансоном 5 ступенчатым винтом 6, и размещен нижний вкладыш 7, связанный штоком 8 с нижним цилиндром пресса. При этом торцы сжатой пружины контактируют с кольцевыми проточками на вкладышах 4 и 7, упираясь торцом с более узкой стороны пружины в проточку нижнего вкладыша 7, а торцом с более широкой стороны пружины - в проточку верхнего вкладыша 4, причем витки контактируют с внутренней рабочей поверхностью стакана 2, охватывающей наружную поверхность сжатой пружины, и контактируют с наружной поверхностью вкладыша 4, входящего в пружину, причем контактирующие с пружиной поверхности вкладышей имеют форму коническую или форму параболоида вращения соответственно.

Работает устройство следующим образом. Устройство устанавливают на неподвижный стол пресса, а пуансон 5 закрепляют к верхней подвижной плите пресса. В стакан 2 вставляют испытуемую пружину 3 более узкой стороной вниз таким образом, чтобы торцы пружины контактировали с кольцевыми проточками на торцах вкладышей 4 и 7. Затем пуансон 5 посредством движения пресса опускают, отчего пружина 3, сжимаясь, увеличивает свой наружный диаметр до тех пор, пока все ее витки не придут в непрерывный контакт с внутренней поверхностью стакана 2 и с наружной поверхностью вкладыша 4. Благодаря контакту торцов пружины с кольцевыми проточками на торцах вкладышей и контакту витков пружины с внутренней рабочей поверхностью стакана 2, охватывающей наружную поверхность сжатой пружины, и контакту наружной поверхности вкладыша 4 с внутренней поверхностью пружины, сжатая пружина займет правильную геометрическую форму, причем контактирующие с пружиной поверхности вкладышей 4 и 7 имеют коническую форму или форму параболоида вращения соответственно. Благодаря воздействию шаровой поверхности пуансона 5 на прилегающую шаровую поверхность верхнего вкладыша 4, усилие пресса равномерно распределится по диаметру сжатой пружины. После требуемой выдержки под нагрузкой (1…10 секунд) величиной 10…300F₃ пуансон 5 с вкладышем 4 поднимают, освобождая пружину 3. Движением нижнего цилиндра пресса посредством штока 8 и нижнего вкладыша 7 пружину 3 вытесняют из стакана 2, которую снимают или сталкивают с нижнего вкладыша 7 применяемыми при штамповке известными способами и устройствами, и направляют на дальнейшую обработку.

Преимущество заявленного устройства относительно известного заключается в возможности упрочнять пружины сжатия, имеющие коническую форму или форму параболоида вращения. Источники информации

1. Пат. RU 2481914 С1, МПК В21F 35/00, В26F1/00, Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - №2012107298/02; заявлено 28.02.2012; опубл. 20.05.2013. Бюл. №14. - 5 с.

2. Пат. RU 2392083 С1, МПК В21F 35/00, F16F 1/02, Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - №2009119814/02; заявлено 25.05.2009; опубл. 20.06.2010. Бюл. №17. - 5 с.

3. RU 2010146247 А1, МПК В21F 35/00, Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - №2010146247/02, заявлено 12.11.2010, опубл. 20.05.2012. Бюл. №14.

4. Пат. RU 2393042 С1, МПК В21F 35/00, F16F 1/02, Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - №2009119496/02; заявлено 22.05.2009; опубл. 27.06.2010. Бюл. №18. - 4 с.

5. Пат. RU 2393043 С1, МПК В21F 35/00, F16F 1/02, Устройство для контактного заневоливания пружин / Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. - №2009120194/02; заявлено 27.05.2009; опубл. 27.06.2010. Бюл. №18. - 5 с.

1. Устройство для контактного заневоливания конических или параболических пружин, содержащее верхний и нижний вкладыши, стакан для установки в нем вкладышей и между ними испытуемой пружины и 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, верхний вкладыш связан с пуансоном посредством ступенчатого винта с обеспечением зазоров между наружной поверхностью цилиндрической части винта и поверхностью отверстия во вкладыше и между головкой винта и ответной поверхностью вкладыша, отличающееся тем, что внутренняя рабочая поверхность стакана выполнена диаметром равным диаметру сжатой конической или параболической пружины и имеет форму, охватывающую наружную поверхность сжатой конической или параболической пружины соответственно, а верхний вкладыш контактирует с внутренней поверхностью пружины и имеет коническую форму или форму параболоида вращения соответственно, при этом поверхность нижнего вкладыша выполнена с кольцевой проточкой на торце диаметром, соответствующим наименьшему внутреннему диаметру более узкой стороны пружины и глубиной не менее высоты витка пружины, а поверхность верхнего вкладыша на торце имеет кольцевую проточку, соответствующую наибольшему внутреннему диаметру более широкой стороны пружины и глубиной не менее высоты витка пружины.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что нижний вкладыш связан с нижним цилиндром пресса посредством штока для вытеснения пружины из стакана и удаления ее с нижнего вкладыша.

Изобретение относится к деформированной в холодном состоянии пружине. Описан способ изготовления пружины (3’), содержащий следующие этапы: а) приготовление стальной проволоки (1), б) термомеханическая деформация (12) приготовленной на этапе а) стальной проволоки (1) при температуре, превышающей минимальную температуру рекристаллизации стальной проволоки (1), при этом стальная проволока (1) обладает по меньшей мере частично аустенитной структурой, в) охлаждение стальной проволоки (1), деформированной термомеханическим способом на этапе б), г) улучшение стальной проволоки, включающее: нагрев (17) охлаждённой на этапе в) стальной проволоки (1) по меньшей мере до температуры закалки, которая равна или превышает температуру начала аустенитизации (I); резкое охлаждение (18) стальной проволоки (1), нагретой на этапе I по меньшей мере до температуры закалки, до первой температуры охлаждения, причём первая температура охлаждения лежит ниже минимальной температуры рекристаллизации стальной проволоки (1) и образуется по меньшей мере частично мартенситная структура (II); повторный нагрев резко охлаждённой на этапе II стальной проволоки (1) до первой температуры отпуска, которая ниже температуры начала аустенитизации (III); охлаждение повторно нагретой на этапе III стальной проволоки (1) до второй температуры охлаждения, причём вторая температура охлаждения лежит по меньшей мере ниже первой температуры отпуска (IV); д) холодная деформация (20’, 20’’) улучшенной на этапе г) стальной проволоки (1) при температуре холодной деформации, причём температура холодной деформации лежит ниже минимальной температуры рекристаллизации стальной проволоки; е) разделение (21) деформированной в холодном состоянии на этапе д) стальной проволоки, согласно изобретению охлаждение стальной проволоки (1) на этапе в) проводится до температуры ниже минимальной температуры рекристаллизации таким образом, чтобы в стальной проволоке (1) образовалась по меньшей мере частично ферритно-перлитная структура.

Способ обработки опорных витков пружин и роботизированный комплекс для его осуществления // 2647965

Изобретение может быть использовано при производстве крупногабаритных стальных пружин. Обработку опорных витков проводят поочередно, при этом одновременно с плазменной резкой осуществляют подачу сжатого воздуха по меньшей мере одной струей вдоль оси пружины в направлении обрабатываемого опорного витка с помощью распылителя, который заводят внутрь пружины в зоне обработки.

Устройство для заневоливания цилиндрической пружины // 2635594

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.

Линия для производства пружин горячей навивкой (варианты) // 2635115

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.

Способ изготовления крупногабаритных пружин из стали // 2635114

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.

Устройство для заневоливания цилиндрической пружины // 2634468

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство содержит обойму с цилиндрической полостью и соосно размещенный в ней сердечник цилиндрической формы.

Способ упрочнения винтовых цилиндрических пружин // 2629401

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.

Узел свивки троса для изготовления многожильных пружин // 2628724

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.

Устройство для изготовления многожильных пружин // 2628722

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.

Способ упрочнения винтовых цилиндрических пружин // 2625196

Способ изготовления винтовых цилиндрических пружин // 2688028

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении винтовых цилиндрических пружин сжатия. Способ включает навивку пружины с шагом, превышающим шаг готовой пружины, термообработку, люмоконтроль, дробеметную обработку и шлифовку торцов пружины. На заключительной стадии производят наклеп наружной и внутренней поверхности пружины, который производят путем распирания витков пружины к поверхности отверстия матрицы входящим в нее пуансоном, и наклеп поверхности пружины по линии контакта витков между собой посредством устройства упрочнения при нахождении пружины в отверстии матрицы, который производят в процессе пластической деформации пружины при распирании витков пуансоном за счет приложенного осевого усилия, при этом операцию выполняют с незакрепленными в тангенциальном направлении торцевыми поверхностями пружины, имеющими возможность свободного вращения. Повышается производительность изготовления пружины и стабильность упругих свойств упрочненной пружины. 1 ил.