ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Описание к ИЛ № 83-224-99

Одной из основных тенденций производства пружин клапанов является повышение их предела выносливости. Пределом выносливости считается такое максимальное напряжение, при котором пружина выдерживает, не разрушаясь, неограниченное количество циклов. Экспериментальным путем получены технологические параметры и значения предельных режимов нагружения пружин.

Для изготовления клапанных пружин используется проволока из стали марки 70ХГФА диаметром d ₀ = 3,6 мм. Предел выносливости неупрочненных пружин из хромованадиевой проволоки составляет МПа. Наибольший упрочняющий эффект достигается после термоусадки с последующей дробеструйной обработкой. Предел выносливости при этом возрастает на 73,3%. Тогда МПа. Чтобы экспериментальным путем определить величину предела выносливости, достаточно испытать количественно равные группы образцов на 3-4 уровнях напряжений вблизи предварительно рассчитанного предела выносливости. Для проведения эксперимента были изготовлены четыре партии пружин, навитых с параметрами серийной клапанной пружины автомобиля ВАЗ-2112, за исключением шага t и высоты в свободном состоянии h ₀. Все пружины из опытных партий прошли полный технологический цикл изготовления. Величина остаточной деформации при термоосадке составила мм. Расчеты, проведенные на ЭВМ, показали, что остаточная деформация должна быть мм. Условные напряжения и рассчитывают по формуле:

,

где

k - коэффициент концентрации напряжений на внутреннем волокне;

Рi - нагрузки, замеренные на динамометре при сжатии пружины до Н ₁ и Н ₂;

c - индекс пружины.

Усталостные испытания пружины клапанов проводились на вибростенде фирмы "reicherter" с частотой 1800 циклов в минуту и осевым перемещением от h ₁ =32 мм до Н ₂=24 мм (рис. 1). Испытания проводились до 26 млн.циклов нагружений

По результатам эксперимента построена диаграмма режимов нагружения (рис. 2). На диаграмме отмечены условные напряжения и cоответствующие каждой опытной партии пружин. Линия, проведенная через точки, соответствующие партиям №1 и №2, является границей предельных напряжений для клапанной пружины. Если отметить на диаграмме режим нагружения серийной пружины в двигателе (точка 5), то очевидно, что он находится в допустимом поле режимов нагружения.

Полученные в процессе эксперимента значения предельных режимов нагружения для пружин из стали 70ХГФА примерно совпадают с соответствующими характеристиками пружин, изготовленных из стали otev-a60 (Швеция).

Рис. 1 Клапанная пружина

Рис. 2 Диаграмма режимов нагружения