Патент на изобретение №2227231

(54) КОЛЬЦЕВАЯ ПРУЖИНА

(57) Реферат:

Изобретение относится к узлам и деталям машин, а именно к пружинам, и предназначено для использования в качестве демпфирующих звеньев в тяжелонагруженных узлах машин и механизмов. Сущность изобретения заключается в том, что кольцевая пружина состоит из внешнего и внутреннего колец, сопрягающихся между собой по конусным рабочим поверхностям. Рабочая поверхность внутреннего кольца покрыта слоем хрома. Техническим результатом является повышение надежности работы пружины за счет устранения заклинивания колец. 2 ил.

Изобретение относится к узлам и деталям машин, точнее к пружинам, и предназначено для использования в качестве демпфирующих звеньев в тяжелонагруженных узлах машин и механизмов.

Известна кольцевая пружина, состоящая из внешних и внутренних колец, сопрягающихся между собой по конусным рабочим поверхностям, между рабочими поверхностями которых расположены промежуточные элементы: тела качения (а.с. SU № 206248, МПК F 06 F) или кольцевой элемент в форме полого тора (a.c. SU № 777277, М. Кл³ F 16 F 1/34).

При работе таких пружин, вследствие уменьшения площади опорной поверхности контактирующих колец, возникают высокие контактные напряжения, вызывающие разрушение рабочей поверхности и снижение работоспособности пружины. Кроме того, конструкции таких пружин сложны и нетехнологичны.

Наиболее близкой по технической сущности и принятой в качестве прототипа является кольцевая пружина, состоящая из внешнего и внутреннего колец, сопрягающихся между собой по конусным рабочим поверхностям (патент RU № 2125671, МПК⁶ F 16 F 1/34).

На рабочей части конической поверхности колец выполнен регулярный микрорельеф в виде винтовой поверхности, что позволяет повысить эксплуатационные характеристики пружины.

Однако надежность работы такой пружины в условиях значительных ударных нагрузок не высока, что объясняется повышенным износом, приводящим к нарушению микрорельефа на контактирующих поверхностях пружины. Это объясняется тем, что создание микрорельефа сопровождается перераспределением объемов металла. При работе пружины у края впадин образуются выступы, по которым происходит контактирование поверхностей в условиях высокого контактного напряжения. При этом силы упругости пружины недостаточно для преодоления сил трения между поверхностями, что препятствует перемещению колец относительно друг друга и приводит к их заклиниванию.

Задачей изобретения является повышение надежности работы пружины за счет устранения заклинивания колец.

В соответствии с изобретением поставленная задача решается за счет того, что в кольцевой пружине, состоящей из внешнего и внутреннего колец, сопрягающихся между собой по конусным рабочим поверхностям, рабочая поверхность внутреннего кольца покрыта слоем хрома толщиной 5-8 мкм.

Покрытие рабочей поверхности слоем хрома позволяет создать разнотвердость контактирующих поверхностей, обеспечивающую адаптацию поверхностей колец, и снизить коэффициент трения между рабочими поверхностями, что необходимо для устранения заклинивания колец. При этом слоем хрома покрыта поверхность внутреннего кольца, что позволяет сохранить целостность (отсутствие трещин) покрытия, т.к. покрытие нанесено на поверхность, испытывающую при работе пружины сжимающие напряжения и меньшую деформацию.

Толщина слоя покрытия 5-8 мкм определена из условия сохранения покрытия при эксплуатации пружины.

При толщине меньше 5 мкм произойдет быстрое истирание покрытия и потеря работоспособности пружины.

При толщине больше 8 мкм произойдет растрескивание покрытия, отслаивание его отдельных частичек, их попадание между трущимися рабочими поверхностями.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена предлагаемая пружина в разрезе, на фиг.2 – внутреннее кольцо пружины (покрытие показано условно пунктирной линией).

Кольцевая пружина состоит из внешних колец 1 с конусными рабочими поверхностями 2 и внутреннего кольца 3 с конусными рабочими поверхностями 4, сопрягающимися с поверхностями 2. Поверхность 4 покрыта слоем хрома 5 толщиной 5-8 мкм.

Кольцевая пружина работает следующим образом. При воздействии на пружину осевой ударной нагрузки наружные кольца 1 расширяются, а внутренние 3 сжимаются. Происходит осевое перемещение колец 1 и 3 относительно друг друга. При этом рабочие поверхности 2 и 4 контактируют между собой (происходит контакт рабочей поверхности 2 наружного кольца 1 со слоем хрома 5 на поверхности 4). При снятии нагрузки силы упругости, созданные в кольцах 1 и 3 при нагружении, преодолевают силы трения между рабочими поверхностями 2 и 4 и вызывают обратное перемещение колец 1 и 3. Так как коэффициент трения между стальной рабочей поверхностью 2 и слоем хрома 5 на поверхности 4 внутреннего кольца 3 незначительный (~0,07) и из-за наличия разнотвердости между контактирующими поверхностями, заклинивания колец 1 и 3 не происходит.

Толщина слоя, равная 5-8 мкм, обеспечивает целостность покрытия при эксплуатации пружины, что позволяет сохранить ее работоспособность.

Таким образом, предложенная конструкция позволяет устранить заклинивание колец 1 и 3 и повысить надежность работы пружины в тяжелонагруженных узлах машин и механизмов.

Формула изобретения

Кольцевая пружина, состоящая из внешнего и внутреннего колец, сопрягающихся между собой по конусным рабочим поверхностям, отличающаяся тем, что рабочая поверхность внутреннего кольца покрыта слоем хрома.

РИСУНКИ