устройство для контактного заневоливания пружин

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.