03 марта 2016г.
Работоспособность и стабильные эксплуатационные характеристики большинства машин лимитируются ресурсом пружин [1]. Предприятия по изготовлению и ремонту техники испытывают потребность в разработке, а также внедрении технологий и оснастки по восстановлению, упрочнению, контролю качества винтовых цилиндрических пружин сжатия.
Известные способы [3, 4] и устройства [1] для восстановления пружин имеют следующие недостатки:
– невозможно восстанавливать пружины с нарушенным шагом витков;
– для исключения замеченного быстрого износа резьбы оправки при термообработке необходимо разделить оправку устройства для растяжения пружин на резьбовую и цилиндрическую части, выполняя при этом термообработку закреплѐнной на изготовленной отдельно цилиндрической части оправки пружины.
Для устранения указанных недостатков после растяжения нагретой пружины еѐ витки фиксируют на оправке с заданным шагом и производят последующую термообработку. В соответствии с этим доработанные способы восстановления пружин описаны ниже.
Способ восстановления пружин из холоднодеформированной предварительно термически обработанной, обычно патентированной проволоки заключается в том [1], что пружину нагревают до температуры отпуска и в нагретом состоянии растягивают с шагом витков, превышающим шаг витков готовой пружины, фиксируют витки, производят отпуск неостывшей пружины и выдерживают на оправке до остывания. Производят дробемѐтный наклѐп и прессовку пружины осевой нагрузкой, составляющей 10…300F3, где F3 – сила пружины при максимальной деформации, в том числе с предварительным обычным заневоливанием, и повторно прессовку нагрузкой, увеличенной пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первой нагрузки. При этом нагрузки могут быть вибрационными. При достижении заданной высоты пружины повторная прессовка не обязательна. При необходимости перед термообработкой пружины правят.
Способ восстановления пружин из закаливаемой проволоки заключается в том [1], что перед растяжением пружину нагревают до температуры закалки, и в нагретом состоянии растягивают с шагом, превышающим шаг готовой пружины, фиксируют витки, непосредственно сразу производят термообработку неостывшей пружины, совмещая операции нагрева для растяжения и термообработки, производят дробемѐтный наклѐп остывшей пружины, затем пластическое упрочнение еѐ витков путѐм сжатия пружины осевой нагрузкой, составляющей (10…300)F3, в том числе с предварительным обычным заневоливанием силой F3 (6...48 ч). Пластическое упрочнение витков пружины осуществляют путѐм приложения к ней первоначальной нагрузки, обеспечивающей минимально допустимую осадку, и последующего приложения повторной нагрузки, увеличенной пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первой нагрузки. При этом нагрузки могут быть вибрационными. При достижении заданной высоты пружины повторная прессовка не обязательна. При необходимости перед термообработкой пружины правят.
Доработка устройства для растяжения пружин и расширение его технологических возможностей достигается за счѐт наличия в устройстве новых элементов и их новой последовательности (Рисунки 1…3).
Устройство, содержащее размещѐнное на основании средство
для растяжения пружины [5], содержит прикрепленные к
основанию 1 болтами 2 люнет 3 со встроенными опорными роликами 9 для поддержки резьбовой оправки 11 с проточкой
на конце по внутреннему диаметру растянутой пружины для еѐ размещения, причѐм резьба равна шагу растянутой пружины, в резьбовую оправку 11 вставлены
прижим 21 с отверстием под болт 22 для защемления первого витка растянутой пружины и закреплено штифтом
14 кольцо 13, головку 4 со встроенным роликом
5, по наружному диаметру
которого выполнена
проточка по радиусу витка растягиваемой пружины, стойку 6 для размещения резьбовой оправки 11, стойку 16 с
резьбой для размещения винта нажимного 15, движение которого
передаѐтся ролику 5 без препятствия его вращению, а вращение резьбовой оправки 11 для еѐ перемещения относительно ролика 5 и растяжения пружины осуществляется в закреплѐнной винтом 7 к стойке 6 гайке 12
с соответствующей резьбовой оправке 11 резьбой, причѐм гайка 12
совместно с резьбовой оправкой
11 имеет возможность свободно выниматься из устройства для размещения в стойке 6 аналогичным образом иной втулки с резьбовой
оправкой для закрепления пружины с иными шагом и диаметром, с выполненными в основании люнета
3 овальными отверстиями для его перемещения и закрепления
после упора опорных роликов 9 в оправку 11, а в головке
4 выполнено отверстие для размещения и перемещения в ней вилки 10 со свободно вращающимся на оси 20 вилки 10 роликом 5 посредством воздействия нажимного
винта 15 на запрессованные в вилку 10 штифты 17, причѐм плотность контакта
ролика 5 с
витком пружины обеспечивается
соответствующими наклону и диаметру
витка пружины наклоном
и ходом ролика 5, зависящими
от наклона и длины паза в вилке 10 и от расположения контактирующей поверхности винта 18 в головке 4. При этом цилиндрическая часть оправки закреплена в отверстии резьбовой
части болтом 22 для возможности еѐ замены, и в которой
выполнены отверстия между витков растянутой пружины для фиксации витков штырями 19. Штыри могут иметь общее основание
и быть в виде гребѐнки.
Работает устройство [5] следующим
образом. Нагретую в печи до температуры отпуска или закалки
или не нагретую пружину насаживают на вынутую из резьбовой
части оправки 11 цилиндрическую часть, последнюю вставляют в отверстие резьбовой части оправки и закрепляют болтом 22 сквозь прижим 21, защемляя на
оправке 11 первый
рабочий виток пружины, осуществляя, таким образом,
правильное расположение начала первого витка пружины относительно ролика 5. При этом конец оправки 11 опирается
на ролики опорные 9 люнета 3, обеспечивая еѐ жесткость, а ролик 5 отведѐн от неѐ. После этого вращением винта нажимного 15 съѐмной рукояткой 8 прижимают через вилку 10 роликом 5 первый
рабочий виток пружины к оправке 11, чем достигается плотный контакт ролика 5 с витком пружины.
Затем вращают резьбовую оправку 11 в резьбе гайки 12 съѐмной рукояткой 8 по ходу навивки
пружины, осуществляя, таким образом,
перемещение оправки
11 совместно с насаженной на неѐ пружиной
относительно неподвижного ролика 5 вилки 10. При этом ролик 5, вращаясь по каждому рабочему витку перемещаемой с оправкой 11 пружины и оставаясь неподвижным, осуществляет, таким образом, растяжение пружины.
Закрепляют последний виток штырѐм или все витки пружины штырями 19 [6], вставляя их в оправку 11. Затем обратным вращением нажимного
винта 15 воздействуют тянущим
усилием на запрессованные в вилку 10 штифты 17, отводя, таким образом,
вилку 10 с роликом 5 от пружины,
выкручивают болт 22 из резьбовой
оправки 11 и вынимают цилиндрическую часть оправки с закреплѐнной на ней растянутой пружиной. После
этого растянутую горячую или не нагретую пружину
или снимают с цилиндрической части оправки 11, вынимая штыри 19, или закреплѐнную на цилиндрической части оправки 11 отправляют на термообработку. Нагрев пружины и термообработку (отпуск,
или закаливание и отпуск)
производят в среде защитного газа. После термообработки снятую с цилиндрической части оправки
11 пружину отправляют на дробеструйную обработку, нанесение защитного
покрытия, испытание и установку
в изделие или на консервацию.
Устройство пригодно для растягивания пружин с иными шагом витков или диаметром, для чего следует изготовить соответствующие гайку с кольцом
и резьбовую и цилиндрическую части оправки,
не изготавливая устройство вновь [1]. Резьбовая и цилиндрическая части оправки
выполнены раздельно для возможности их замены, что позволит уменьшить количества оправок
относительно количества
пружин. Наличие на цилиндрической части
оправки отверстий для размещения штырей
между витками растянутой пружины позволяет сохранить или исправить шаг витков при термообработке. Устройство позволяет
использовать методы и технологии высокотемпературной термомеханической обработки
[2] при растяжении и термообработке пружин.
При
совершенствовании способов и устройств для растяжения пружин
исключены имеющиеся недостатки и достигнуты следующие результаты:
– возможно восстанавливать пружины с нарушенным шагом витков;
–
для исключения износа резьбы оправка
разделена
на резьбовую и цилиндрическую части,
а термообработка пружины выполняется на изготовленной отдельно цилиндрической части оправки.
Список литературы
1.
Землянушнова, Н. Ю. Восстановление винтовых цилиндрических пружин сжатия. Монография / Н. Ю. Землянушнова, Ю. М. Тебенко., Н.А. Землянушнов. – Ставрополь : АГРУС,
2012. – 88 c.
2.
Рахштадт, А. Г. Пружинные стали и сплавы. – 3-е изд. перераб.
и доп. / А. Г. Рахштадт.
– М.: Металлургия, 1982.
― 400 с.
3.
3. Пат. RU
2424330 С1, С21D 9/02, B21F 35/00,
B23P 6/00 – Способ
восстановления пружин
/ Тебенко Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. № 2010124045/02; заявлено 11.06.2010; опубл. 20.07.2011. Бюл. № 20
– 6
с.
4.
Пат. RU 2428272 С1, B21F 35/00 – Способ восстановления пружин / Тебенко
Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Фадеев В.В., Землянушнов Н.А. № 2010122778/02; заявлено 03.06.2010; опубл. 10.09.2011. Бюл. № 25 – 5 с.
5.
Пат. RU 2447963 С1, B21F 35/00
– Устройство для растяжения пружин / Тебенко
Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. № 2010140929/02; заявлено 06.10.2010; опубл. 20.04.2012. Бюл. № 11 – 7 с.
6.
Пат. RU 2459681 С1, B21F 35/00 – Устройство для растяжения пружин / Тебенко
Ю.М., Землянушнова Н.Ю., Землянушнов Н.А. № 2011105479/02; заявлено 14.02.2011; опубл. 27.08.2012. Бюл. № 24 – 9 с.
