Способ в. в. головина навивки пружин

О П И С А Н И Е и)933165ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликпа денем изобретений н аткрытнйОпубликовано 07,06.82. Бюллетень %21 Дата опубликования описания 09. 06. 82(5) СПОСОБ В. В. ГОЛОВИНА НАВИВКИ ПРУИИН Изобретение относится к технологии навивки пружин и может быть использовано в приборостроении и машиностроении на предприятиях, занимающихся изготовлением пружин.Большинство существующих способов изготовления винтовых пружин основано на применении специальных справок, диаметр которых зависит от диаметра пружины 11 1. Навивка проволоки на1 О оправку осуществляется на специальных станках, где проволоке или оправке наряду с вращательным движением сообращается поступательное перемещение вдоль оси оправки. От этого15 перемещения зависит шаг пружины, т.е, расстояние между двумя соседними витками. При навивке происходит пластичецсое деформирование проволоки, в результате чего пружина сохраняет свою форму после снятия напряженийНедостатком этих способов является необходимость в специальных оправках длякаждого типа пружины. Известен способ изготовления винтовых пружин без применения оправок 121.Этот способ заключается в том,что образуют по меньшей мере одинвиток, помещают получувшуюся ваго"товку в зазор между двумя гладкимиплитами и скатывают ее в спираль,перемещая одну плиту относительнодругой в двух взаимно противоположных направленияхУказанный способ имеет следующиенедостатки. Во-первых, прежде чемпоместить заготовку между плитами,необходимо любым иэ известных спосо.бов образовать по крайней мере одинвиток. Во-вторых, этот способ непозволяет изготавливать пружины сбыстроменяющимися параметрами ( шагоми диаметром намотки),Известен способ изготовления спиральных пружин, включающий пластическое деформирование проволоки, вкотором для деформирования проволокуЗО 3 933161 омещают в магнитное поле перпендиулярно его силовым линиям и закрепляют один ее конец, после чего через проволоку пропускают постоянныйэлектрический ток.5Недостатком этого способа является невозможность получения цилиндрических пружин.Целью изобретения является расширение технологических возможностей 1 Оспособа,Цель достигается тем, что в известном способе изготовления пружин,включающем пластическое деформирование проволоки путем создания вокругпроволоки магнитного поля, силовыелинии которого перпендикулярны про- .волоке, и пропускания через проволокуэлектрического тока, вокруг проволоки создают второе магнитное поле, сиюловые линии которого параллельны проволоке, после чего проволоку перемещают вдоль силовых линий второго магнитного поля. Индукции магнитных полей и величину тока в процессе на 25вивки можно изменять. Деформирование проволоки можно осуществлять вжидком Ферромагнитике.На фиг. 1 изображен начальный этаппредлагаемого способа навивки пружинпроволока находится в недеформиррванном состоянии ; на фиг. 2 проволока в деформированном состоянии; на фиг. 3 - вид А на Фиг.2; наФиг. ф - механизм возникновения изгибающего момента в деформируемой про- З 5волоке; на Фиг. 5 - механизм возникновения крутящего момента; на фиг.бсечение проволоки, в котором действуют максимальные изгибающие и .крутящие моменты; на Фиг. 7 - граФиксложения векторов индукции магнитныхполей обоснование возможности замены двух. магнитных полей одним магнитным полем); на фиг. 8 - витки навиваемой пружины, поперечное сечение.Предлагаемый способ навивки пружин ( Фиг.1) осуществляется с помощьюследующих конструктивных элементов;механизма 1 подачи проволоки, сколь Озящих контактов 2 и 3 и гибкой межконтактной связи 4, Механизм подачипроволоки представляет собой два ролика, прижатых к проволоке и вращающихся в противоположные стороны, Засчет сил трения осуществляется равно 1мерное поступательное перемещение проволоки вдоль ее оси. Скользящие кон 4такты представляют собой отрезки трубок, внутренний диаметр которых несколько превышает диаметр проволоки.Их можно изготавливать из того же материала, что и щетки в коллекторныхмашинах. Контакт 2 при помощи специального зажимного устройства ( нафиг. 1 не показано) жестко закрепляет-.ся. Контакт 3 за счет гибкой связи 1может свободно перемещаться относительно .неподвижного контакта 2, расстояние между скользящими контактамипри этом сохраняется. Гибкая связьпредставляет собой эластичную нетокопроводящую трубку, прикрепленную кнаружной поверхности скользящих контактов при помощи клеевого соединения. Позицией 5 на фиг. обозначенприемный стержень. К скользящим контактам при помощи гибких проводниковподводится постоянное электрическоенапряжение. Участок проволоки, находящийся между скользящими контак.тами, пронизывается магнитными полямф 4 и Ф. Поле Фперпендикулярно проводникуоно условно изображено в виде крестиков и направлено перпендикулярно плоскости фиг. в направлении"от наблюдателя" , После Фнаправлено параллельно продольной оси проволоки. Источниками магнитных полейявляются обычные электромагниты, каждь 1 й из которых состоит из подково- фобразного магнитопровода и обмоткивозбуждения, питаемой постоянным током 1 на Фиг. 1 электромагниты не показаны),Процесс навивки пружины происходитследующим образом.При подаче электрического тока вобмотки возбуждения электромагнитоввозникают магнитные поля, изображенные на фиг, 1 и 2, При подключениипостоянного электрического напряжения к скользящим контактами на участке проволоки, находящемся между контактами, возникает электрический ток3 . На каждый элемент длины д проводника с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, опре-деляемая правилом "левой руки". Дляполя Ф 4 и тока 3 величина этой силыо будет равна:4 =ивае,где В - индукция магнитного поля Ф.Таким образом, участок проволоки,расположенный между скользящими контактами, можно рассматривать какбалку с защемленным концом, нагру5 9331 женную равномерно распределенной по длине нагрузкой(фиг,1 и ч). Как известно, величина изгибающего момента в произвольном сечении этой балки будет равна;5фиъг =С Е- Х)2)где- длина балки;х - расстояние выбранного сечения до защемленного конца 10балки,Таким образом, максимальный изгибающий момент будет вблизи заделки,т.е. в сечении Б-Б, и равен о в .Кака1известно, кривизна упругой линии деформированной балки различна по еедлине и пропорциональна изгибающемумоменту в каждом сечении, т.е.Мизг(= - = -9 1=З20где 9 - радиус кривизны;Е - модуль упругости;- момент инерции сечения относительно главной центральнойоси, перпендикулярной к плоскости изгибающего момента.Таким образом, изгибающий момент,а значит и кривизна упругой оси балкибудет пропорциональна квадрату расстояния выбранного сечения от свободного конца балки, т.е. максимальныедеформации проволоки от изгибающегомомента будут в сечении Б-Б, расположенном у неподвижно закрепленногоскользящего контакта 2. В результате пластической деформации в этом сечении при непрерывной подаче проволоки будет формироваться диаметр виткапружины ( фиг,2), Если бы магнитное.поле ф было бы равно нулю, а величина силы ,менялась бы с течениемвремени (этого можно достичь, изменяя ток Д в проволоке или индукциюмагнитного поля Ф, то из прямолинейного отрезка проволоки получиласьбы плоская спиральная пружина, Иагнитйое поле Ф предназначено длясоздания крутящего момента в сечениипроволоки и растягивания образующих%ся витков в направлении, перпендиОкулярном плоскости, с целью получениявинтовых пружин. Как известно, прирастягивании пружины силой, направленной вдоль оси этой пружины, в попе 7 ечных сечениях проволоки возникаюткрутящие моменты, пропорциональныевеличине растягивающей силы. Естественно, справедливо и обратное, т.е.при создании крутящих моментов в поперечных сечениях проволоки, свитой в пружину, возникает сила, растягивающая пружину, увеличивающая расстояние между двумя соседними витка" ми, т.е, шаг пружины. Если деформации в поперечном сечении проволоки, вызванные крутящим моментом, упругие то после снятия крутящего момен" та пружина опять возвращается в исходное положение. Если деформации от крутящего момента пластические, то и после. снятия этого момента пружина остается растянутой. Это явление и используется для Формирования шага при навивке винтовых пружин,Пока проволока прямолинейная (Фиг.1), магнитное поле Ф никакого действия на нее не оказывает, хотя по ней пропускается ток. При деформации проволоки магнитным полем ф (Фиг,2), отдельные участки ее изменяют свой наклон по отношению к силовым линиям поля Ф в пределах от 0 до 90 , соответственно меняется иосиладействующая на каждый из этих участков. Как известно, она равна: где В 2. - индукция магнитного поля ф;ь " элемент длины проводника;- угол между направлением маг-нитного поля Ф и элементомдлины проводника.Величина этих сил показана на фиг.3 Эти силы создают крутящий момент, максимальное значение которого достига. ется в сечениях по длине 3 о (фиг,1 и 1), Таким образом, в сечении Б-Б, расположенном вблизи неподвижного скользящего контакта, возникают максимальные изгибающие и крутящие мо" менты, Это сечение изображено на Фиг. 5, За счет пластических деформаций, возникающих в этом сечении, происходит формирование диаметра пружины и ее шага. Как известно, при растягивании пружины наряду с крутящим моментом в сечении проволоки возникает поперечный изгибающий момент, однако величина его настолько мала что им можно смело пренебречь, так как он не вызовет пластических деформаций.Навивка пружин происходит следующим образом.Существует набор вставок, каждая из которых представляет собой два скользящих контакта, соединенных гибкой связью. Вставки отличаются друг от друга внутренним диаметром сколь 933165 820 зящих контактов и длиной гибкой связи. В зависимости от диаметра проволоки и параметров будущей пружины подбирают соответствующую вставку и одевают ее на отрезок проволоки, свисающей с подающих роликов. После этого один из контактов вставки при помощи зажимного устройства жестко зажимают в непосредственной близости от подающих роликов (как показано на 10 фиг.1) . Затем подают электрический ток к скользящим контактам и обмоткам возбуждения электромагнитов, а также включают подачу проволоки, Для навивки плоских спиральных пружин 15 включается только поле Ф, для навивки винтовых пружин поля ф и ф .Как указывалось выше, величина. силы с, действующей на проводник с током в магнитном поле, пропорциональна произведению индукции В на ток Д .Поэтому, если уменьшить индукцию и во столько же раз увеличить ток, величина магнитоэлектрических сил не изменится, но проволока при больших токах начнет разогреваться, что облегчит процесс ее пластического деформирования.Если магнитные поля Ф и Ф геометрически сложить (Фиг.7), то их действие будет эквивалентно результирующему полю ф. Поэтому два электромагнита можно заменить одним электромагнитом, если повернуть его на угол35Неподвижный скользящий контакт можно заменить подающими роликами, напряжение к которым можно подвести при помощи обычных щеток. Подвижный скользящий контакт должен быть при40 этом соединен гибкой связью с неподвижной точкой, расположенной вблизи подающих роликов. В качестве гибкой связи можно использовать эластичный трос. Главное назначение гибкой связи - обеспечить свободное переме 45 щение скользящего контакта относительно неподвижной точки при сохранении заданного расстояния между ними. Подвижный скользящий контакт можно выполнить в виде щеток, прижатых друг к другу при помощи пружинного механизма. Это обеспечит надежный контакт при любом диаметре проволоки. Замена неподвижного скользящего контакта подающими роликами позволит сократить 55 участок р, имеющий максимальный крутящий момент. Подающие ролики будут выполнять функции заделки и в непосредственной близости от них изгибающий и крутящий моменты будутмаксимальными,С целью уменьшения магнитных потерь пластическое деформирование проволоки можно производить не в воздушной среде, а в специальной ванне,наполненной жидким ферромагнетиком.В целях навивки пружины, шаг которых равен диаметру навиваемой проволоки (фиг,8) подвижный скОльзящийконтакт 3 и примыкающий к нему участок гибкой связи 11 должны иметь срез,.Обеспечивающий прижатие витков другк другу (на фиг, изображен скользящийконтакт трубчатого типа).В целях исключения влияния весанавитой пружины на изгибающие и крутящие моменты, готовая пружина должнаподдерживаться приемным устройством5 (фиг.2), которое представляет собой обычный стержень.Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа навивкизаключается в возможности изготовления пружин всех типов как плоскихспиральных, так и винтовых из труднодеформируемых материалов, причем ихпараметры можно свободно менять впроцессе навивки, воздействуя на токв деформируемом участке проволоки итоки в обмотках электромагнитов.формула изобретения1, Способ навивки пружин, включающий пластическое деформирование проволоки путем создания вокруг проволоки магнитного поля, силовые линии которого перпендикулярны проволоке, и пропускания через проволоку электрического тока, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей вокруг проволоки создают второе магнитное поле, силовые линии которого параллельны проволоке, после чего проволоку перемещают вдоль силовых линий второго магнитного поля.2. Способ по и,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что индукции магнитных полей и величину тока в проволоке изменяют в процессе навивки.Способ по пп.1 и 2, О т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения магнитных потерь, деформирование проволоки производят в жидком ферромагнитике10 933165 9 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Мехов Б. Г. и Таранин В.Н. Навивка пружин. М-Л., 1936, с. 103.2, Авторское свидетельство СССР й 423549, кл, В 21 Р 35/00, 1971,3. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2842208/12, 21.11.79,933165Фк Фиг, б груюгв Составитель Е. Свистуноведактор Н. Багирова Техред 3. фанта Корректор А, Гриценк Заказ 4010/8 Тираж 702 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, МоскваИ, Раущская наб.,