Анализ способов восстановления винтовых цилиндрических пружин сжатия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ способов восстановления винтовых цилиндрических пружин сжатия

Аннотация

В статье приведен анализ известных способов восстановления винтовых цилиндрических пружин сжатия.

Ключевые слова: электромеханическая обработка, термомеханическая обработка, химико-термическая обработка, заневоливание, дробеметная обработка.

Расходы на восстановление и обслуживание большинства машин в несколько раз превосходят первоначальную их стоимость. А если учесть, что послеремонтный период эксплуатации машины значительно превышает период эксплуатации до первого ремонта, то тогда общая работоспособность машины и затраты на ее обслуживание будут зависеть от качества ранее проведенных ремонтных работ. Срок службы деталей после ремонта в большинстве случаев гораздо ниже новых деталей. Поэтому зачастую ремонтные предприятия стараются приобрести, как можно больше запасных частей с заводов и сократить до минимума работы по восстановлению деталей. В действительности же восстановление деталей экономически более эффективно, чем их новое изготовление, так как восстанавливается только изношенная часть детали, а основная ее обработка и почти весь материал сохраняются. Задача заключается в том, чтобы максимально повысить качество восстановления, используя наиболее эффективные и производительные технологические процессы.

Из-за постоянных циклических нагрузок и происходящих релаксационных процессов пружины теряют упругие свойства, что снижает эксплуатационные показатели машин, но применяя специальные методы восстановления, можно вернуть пружинам первоначально заданные упругие характеристики, а так же значительно увеличить их ресурс. В данной статье будут рассматриваться наиболее эффективные способы восстановления винтовых цилиндрических пружин сжатия.

Известен способ восстановления клапанных пружин ДВС, заключающийся в химико-термической обработке с применением чугунных опилок, для защиты от обезуглероживания, и последующей термической обработке в специальном шаблоне рис 1., имеющим пазы по шагу витков новой пружины [1]

Рисунок 1. Шаблон для установки оправки с пружиной

Недостатком этого способа является отсутствие поверхностного деформирования и заневоливания, необходимого для повышения выносливости пружины. Недостатком так же является длительность технологического процесса, зависящего от скорости выполнения химико-термической обработки и количества необходимых шаблонов. Также использование шаблонов может привести к появлению задиров на поверхности пружины, которые являются концентратами напряжений и могут привести к поломке пружины.

Известен способ восстановления клапанных пружин ДВС, заключающийся в применении электромеханической обработки, основанной на совмещении операции растяжения, поверхностного горячего деформирования и закалки витков. Для осуществления данного способа используется токарный станок со специальной оснасткой. [2]

Рисунок 2. Схема устройства для восстановления пружин электромеханической обработкой.

Схема восстановления упругих свойств пружин состоит в следующем в патрон токарного станка устанавливают вал с роликом. На вал надевают восстанавливаемую пружину. Второй конец вала прижимается центром задней бабки. В процессе обработки витки пружины раздвигаются двумя штоками, монтируемыми на суппорте станка. Профильный обжимающий ролик, установленный на суппорте станка, прижимается к виткам пружины с определенной силой. При вращении вала витки пружины подвергаются двухстороннему обжатию роликами, через которые пропускается электрический ток. Таким образом, пружина одновременно подвергается растяжению между шторками, обжатию и нагреву между роликами.

Рисунок 3. График изменения твердости по глубине при высадке стали ШХ 15.(режим обработки: I=500 А; Р=900 Н; х=2,5 мин-1;S=1,5 об/мин; число рабочих ходов 2)

Недостатками являются: боковые поверхности пружины не подвергаются упрочнению, так как обжимающие ролики контактируют только с внутренней и внешней поверхностями; отсутствует необходимая защита поверхности пружины от обезуглероживания при нагреве и закалке, отсутствует обязательное для пружин заневоливание. Недостатком так же является отсутствие операции отпуска необходимого для ликвидации концентраторов напряжений после закалки и поверхностного деформирования. пружина сталь электромеханический

Существуют способ восстановления пружин, заключающийся в применении термомеханической обработки. Пружины зажимают в тиски до соприкосновения витков, нагревают до температуры закалки, растягивают, разжимая тиски, после пружину растягивают на 20-30% от стандартной длины и охлаждают в масле.[3]

Недостатком являются: отсутствие защиты поверхности пружины от обезуглероживания при закалке, отсутствуют необходимые для повышения долговечности операции отпуска после закалки и поверхностного деформирования для ликвидации концентраторов напряжений. Недостатком является также отсутствие операции заневоливания. Растягивание в тисках не позволяет контролировать равномерный шаг витков и длину пружины, что также является недостатком. Данный способ в основном применяется для восстановления пружин из закаливаемой проволоки и не предназначен для пружин из легированной и холоднодеформированной проволоки, что является недостатком.

Существует еще один способ восстановления пружины, который считается наиболее эффективным по сравнению с приведенными способами восстановления. Данным способом можно восстановить большинство винтовых цилиндрических пружин сжатия. Суть метода заключается в следующем: восстанавливаемую пружину закрепляют в специальном приспособлении и растягивают с шагом, превышающим шаг новой пружины. Нагревают пружину до температуры 400…600 C° в защитной среде. Затем пружине дают остыть в растянутом состоянии. Для закаливаемой проволоки производят закалку, отпуск и дробеметную обработку, а для патентированной проволоки производят только отпуск при температуре 200…260 C° и дробеметную обработку. Затем выполняют прессовку пружины осевой нагрузкой в пределах 10ч300 F3, в том числе с предварительным заневоливанием, и повторной нагрузкой, увеличенной пропорционально отношению требуемой осадки к осадке от приложения первой нагрузки.[4]

Недостатком данного способа является длительность технологического процесса.

Таким образом, ввиду описанных недостатков в приведенных способах необходимо совершенствование способов с целью повышения качества, путем устранения недостатков, и уменьшения времени затраченного на восстановления пружин.

Литература

1. Тойгамбаев С.К. "Закалка витков пружин сельскохозяйственных машин с применение электромеханического упрочнения"/ Сетевое научно-практическое издание "Управление рисками в АПК". 2015. № 3-4 www.agrorisk.ru.

2. Энциклопедия по машиностроению-XXL "Ремонт клапанных пружин и клапанов" [Электронный ресурс]. - URL: http://mash-xxl.info/page/199071190210094145121028049149232074053222076197/ .

3. Научная электронная библиотека "Восстановление упругости пружин" /Р.Р. Анварова, О.Н. Головченко [Электронный ресурс]- . - URL: https://elibrary.ru .

4. Банк патентов "Способ восстановления пружин" [Электронный ресурс]. - URL: http://www.freepatent.ru/patents/2406587 .

Размещено на Allbest.ru