Устройство для заневоливания цилиндрической пружины

Область техники, к которой относится изобретение

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

Уровень техники

Известно устройство, по способу упрочнения цилиндрических винтовых пружин состоящее из обоймы, закрепляемой в зажимном приспособлении токарного станка, и дорна, либо упрочняющей головки с роликами, также 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 (см. Патент RU 2462519, МПК C21D 9/02, C21D 7/06, В2IF 35/00).

Известно устройство, по способу контактного заневоливания винтовых пружин сжатия. 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 (а.с. №122920).

Известно устройство для контактного заневоливания пружин, 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 искривление оси пружины в результате заневоливания (см. Патент на изобретение RU 2390667 C1, МПК F16F 1/06, B21F 35/00).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство, по способу упрочнения винтовых цилиндрических пружин 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 (см. Патент на изобретение RU 2548876, МПК B21F 35/00; C21D 9/02).

Раскрытие изобретения

Задача технического результата сводится к повышению прочностной характеристики пружины.

Устройство для заневоливания цилиндрической пружины состоит из обоймы с цилиндрической полостью, состоящей из двух половин с возможностью соединения, 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.

Для облегчения установки пружины в устройство обойма выполнена с возможностью соединения и разделения на две половины, причем разделение и соединение происходит вдоль осевой плоскости, для установки в обойму пружина вначале должна быть сжата, например при помощи болта, гайки и двух шайб с центрирующими выборкам и упорами, и в сжатом состоянии помещена в одну из половин разделенной обоймы, затем осуществляется присоединение и закрепление второй половины обоймы. Позиционирование двух половин обоймы друг относительно друга при соединении осуществляется за счет шпонок и шпоночных пазов, выполненных на сопрягаемых плоскостях таким образом, чтобы на поверхностях обоймы не образовывалось ступенек, фиксация частей обоймы осуществляется за счет кольца, надеваемого с натягом на внешнюю поверхность обоймы, 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.

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.

При извлечении заневоленной пружины организуется процесс, обратный процессу установки пружины в устройство. Либо, если при вывинчивании сердечника из обоймы пружина остается на нем, пружина может быть свинчена при помощи, например, трубного ключа с мягкими губками.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана заневоливаемая пружина.

На фиг. 2 обойма в сборе с втулкой с вырезом.

На фиг. 3 показаны две половины обоймы.

На фиг. 4 показана втулка.

На фиг. 5 представлена крышка.

На фиг. 6 представлен сердечник.

На фиг. 7 показана шайба.

На фиг. 8 показана пружина сжатая для установки в устройство.

На фиг. 9 схема деформирования поперечного сечения, пружины в одном направлении.

На фиг. 10 схема деформирования поперечного сечения пружины в противоположном направлении.

На фиг. 11 показан вариант размещения пружины в устройстве.

Осуществление изобретения

Устройство для заневоливания цилиндрической пружины 1 (фиг. 1) состоит из разборной обоймы 2 с цилиндрической полостью 3 (фиг. 2), снабженной резьбовыми канавками 4 с шагом, равным диаметру прутка пружины d_П, причем радиус резьбовых канавок r_K больше радиуса прутка пружины r_П (форма канавки позволяет ограниченные продольные перемещения сжатой пружины), при этом обойма 2 выполнена с возможностью временного соединения и разделения вдоль осевой плоскости на две половины 5, 6 (фиг. 3), шпонок 7 и шпоночных пазов 8, выполненных на сопрягаемых плоскостях 9 (фиг. 3) таким образом, чтобы при соединении половин обоймы не образовывалось ступенек, фиксирующего кольца 10 (фиг. 4), съемных (свинчиваемых) крышек 11 (фиг. 5), и сердечника цилиндрической формы 12 (фиг. 6) с аналогичными резьбовыми канавками 13 на его поверхности, снабженного с каждой стороны жестко соединенными с ним стержнями 14 круглого поперечного сечения с головками 15 "под ключ", выполненными с возможностью размещения между ними заневоливаемой пружины 1, причем высота h_С сердечника 12 меньше высоты h_O полости 3 обоймы 2, а максимальный радиус полости обоймы 3 - R_O равен сумме минимального радиуса сердечника 6 - R_C и диаметра прутка пружины 1 - d_П.

Устройство для заневоливания цилиндрической пружины 1 осуществляют следующим образом.

На пружину 1 сверху и снизу устанавливают шайбы 16 с центрирующими выборками 17 и упорами 18 (фиг. 7), сквозь шайбы и пружину продевают болт 19, на него навинчивают гайку 20 до тех пор, пока пружина 1 не будет сжата до соприкосновения витков (фиг. 6). Затем сжатую пружину 1 укладывают в любую из двух половин, например половину 5, предварительно разъединенной обоймы 2 (фиг. 8), присоединяют другую половину обоймы, соответственно 6, снаружи на обойму с натягом надевают фиксирующее кольцо 10 (фиг. 4), удаляют шайбы 16, болт 19 и гайку 20, а на обойму 2 снизу навинчивают крышку 11, не позволяющую пружине 1 вывинтиться при ввинчивании сердечника 12, ввинчивают сердечник 12, на обойму 2 сверху навинчивается другая крышка 11. Пружина 1 после установки в устройство показана на фиг. 9.

Давление резьбовых канавок 4, 13 на пружину 1 может быть создано путем прикладывания к сердечнику 12 заданной вертикальной силы Р (фиг. 10, 11) или заданного закручивающего момента с использованием головок 15 «под ключ», сначала с одной стороны (сверху) (фиг. 10), а затем с другой стороны (снизу) (фиг. 11). При обжатии происходит перемещение сердечника 12 относительно обоймы 2, возникающие при этом новые линии и поверхности контакта 21 между обоймой 2 и пружиной 1, и сердечником 12 и пружиной 1 увеличивают эффект заневоливания. Эти зоны 21, как возможный вариант, выделены черными кружочками (фиг. 10, 11).

Извлечение пружины 1 из предлагаемого устройства может осуществляться различными способами. Например, в порядке, обратном установке пружины 1 в устройство, или может вывинчиваться сердечник 12 вместе с пружиной 1, затем свинчивается пружина 1 с сердечника 12. 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.