способ изготовления упругопористого проволочного материала "меретранс" и изделий из него

Формула изобретения

Способ изготовления упругопористого проволочного материала, включающий формирование упругопористой металлической основы из предварительно растянутой и дозированной по весу проволочной спирали, ориентированно уложенной в коврик, формирование заготовки путем обмотки коврика вокруг центрального стержня, содержащего пару резьбовых колец с иглами, и холодное прессование заготовки в пресс-форме, отличающийся тем, что центральный стержень формируют путем жесткого точечного соединения резьбовых колец со связывающей их армирующей упругогистерезисной многослойной гофрированной оболочкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению упругопористых нетканых материалов, используемых при производстве виброизоляторов, уплотнений, фильтров, гасителей пульсации давления и может быть использовано в любой отрасли машиностроения. Использование упругопористых нетканых материалов позволяет снизить уровень вибронапряженности деталей и узлов любых машин и механизмов.

Рекомендуемая область применения - железнодорожный и автомобильный транспорт, строительно-дорожное оборудование, подъемно-позиционирующие механизмы и другие подъемно-транспортные средства и устройства повышенной динамической нагруженности с высокими требованиями к ресурсу, несущей способности и стабильности упругофрикционных свойств применяемых в них упругопористых нетканых проволочных материалов и изделий из них, в частности, в системах и устройствах вибро-, ударозащиты обслуживающего персонала и перевозимых грузов от динамических воздействий со стороны рельсового (дорожного) пути, подвижного состава и энергетической установки транспортного средства.

Известен способ, реализованный в устройстве упругодемпфирующая опора, заключающийся в изготовлении упругодемпфирующих элементов из нетканого материала «металлорезины» (МР), который включает армирование материала на стадии формирования заготовки растянутой проволочной спиралью, либо жгутом из проволок, обмотанных растянутой спиралью.

При этом для повышения эластичности изделия армирующий жгут может быть выполнен зигованным [а.с.246972 СССР, МПК F 16 F 13/00. Упругодемпфирующая опора /A.M.Сойфер, Е.А.Пашин // Бюлл. №21, 1969 г.].

Способ изготовления материала «металлорезина» (МР), включающий холодное прессование в окончательной по форме и размерам пресс-форме растянутой и уложенной в заготовку проволочной спирали, дозированной по весу. [Д.Е.Чегодаев, О.П.Мулюкин и др. / Конструирование рабочих органов машин и оборудования из упругопористого материала МР //Учебно-справочное пособие в двух частях. Ч.1. - НПЦ «Авиатор»: Самара, 1994 -156 с. Ч.2. - НПЦ «Авиатор»: Самара, 1994 - 100 с.].

Изделия, изготовленные указанным способом, имеют низкую несущую способность, малую прочность на растяжение, низкий ресурс, малые потребные рабочие хода и ряд других недостатков, что существенно ограничивает их область применения.

Кроме того, в этих технологиях реализуется преобладание числа точечных контактных взаимодействий витков отрезков проволочных спиралей над числом линейных контактных взаимодействий указанных витков. Это обусловливает ухудшение упругофрикционных характеристик, снижение несущей способности и ресурса работы изделий из материала МР.

И, наконец, при использовании существующих технологий имеет место плохая сцепляемость витков проволочных спиралей в формируемой заготовке, поступающей на прессование для получения окончательного по форме и размерам изделия из материала МР.

Результатом этого, с одной стороны, является значительный технологический разброс упругофрикционных характеристик отпрессованных заготовок даже одной партии изготовления, а с другой стороны, нестабильность их эксплутационных характеристик по мере выработки назначенного ресурса.

Известен способ изготовления упругопористого нетканого проволочного материала «Меретранс», заключающийся в получении изделий заданных формы, размеров и массы путем формирования заготовки в виде однородной упругопористой металлической основы из растянутых, уложенных и дозированных по массе отрезков проволочных спиралей и последующего холодного прессования получаемой заготовки. Формирование заготовки производят из отрезков спиралей, которые изготавливают из зигованной проволоки, и соединяют их в спиральную прядь с одинаковым направлением навивки одной основной и N дополнительных спиралей с последовательным совмещением и сцеплением N раз их начальных витков и закручиванием каждой дополнительной спирали относительно продольной оси основной спирали до совмещения и сцепления их конечных витков. [Патент №2214880 С1, RU, МПК 7 B 21 F 21/00. Способ изготовления упругопористого нетканного материала «МЕРЕТРАНС». /Безводин В.А., Мулюкин О.П. и др./ Опубл. 27.10.2004. бюлл. №30].

Наличие в предлагаемом способе первого отличительного признака (зиговка проволоки перед навивкой отрезков спиралей, используемых при формировании заготовки) обеспечивает волнистую форму витков спирали по сравнению с гладкой (незигованной) формой витков при навивке спирали из гладкой проволоки. Это благоприятствует улучшению сцепляемости отрезков спиралей, из которых формируют заготовку. При этом существенно возрастает число точечных контактов между проволочками металлической основы после холодного прессования заготовки, что положительно сказывается на упругофрикционных свойствах материала и изделий из него. Хорошая сцепляемость элементов металлической основы заготовки существенно улучшает также и стабильность указанных свойств в течение более длительного времени (увеличение срока службы или гарантируемого ресурса).

Хорошая взаимная сцепляемость спиралей из зигованной проволоки существенно облегчает процесс укладки спиралей в заготовку, повышает качество (структуру и товарный вид) как самой заготовки, так и полученного из нее изделия.

Наличие в предлагаемом способе второго отличительного признака (соединение спиралей в спиральную прядь одной основной и N дополнительных спиралей одинакового направления навивки, образующих дозированную массу, последовательным совмещением и сцеплением N) их начальных витков и закручиванием каждой дополнительной спирали относительно продольной оси основной спирали до совмещения и сцепления их конечных витков) обеспечивает следующий положительный эффект:

а) резко (до 70%) возрастает площадь линейного контакта проволочек в металлической основе сформированной заготовки (и известных способах формирования заготовок упругопористого нетканого проволочного материала МР площадь такого линейного контакта не велика: не более 30-40%, так как превалирующим является точечный контакт проволочек металлической основы), что существенно увеличивает ресурс изделий. Данный вывод совпадает с результатами работы [1 - часть 2, с.23] применительно к виброизоляторам, изготовленным из материала МР.

б) формирование заготовок из спиральных прядей помимо отмеченного увеличения числа линейных контактов обуславливает также и рост числа точечных контактов между проволочками металлической основы, а также равномерное распределение точечных контактов по всему объему изделия, что в итоге обеспечивает снижение удельных нагрузок в точечных контактах, а следовательно, более высокий ресурс отпрессованных изделий.

Совокупность положительного эффекта вышеизложенного способа обуславливает эффективность его использования в устройствах с повышенной динамической нагруженностью и высокими требованиями к ресурсу, несущей способности и стабильности упругофрикционных свойств путем применения в них упругопористых нетканых проволочных материалов и изделий из них, в частности, в системах и устройствах вибро-, ударозащиты обслуживающего персонала и перевозимых грузов от динамических воздействий со стороны рельсового (дорожного) пути, подвижного состава и энергетической установки транспортного средства.

Однако и для данного способа на практике возникают ситуации, когда недостаточно эффективности и прочности на растяжение готового изделия.

Известен способ изготовления упругопористого нетканого проволочного материала, осуществляемый с применением центрального технологического стержня, включающий навивку проволочной спирали, укладку растянутой проволочной спирали в коврик, формирование заготовки и последующее прессование в пресс-форме, отличающийся тем, что навивку проволочной спирали осуществляют вокруг центрального тела, имеющего форму многогранника, коврик формируют путем поэтапной хаотичной укладки одного или нескольких слоев растянутой проволочной спирали, зигообразной укладки армирующего жгута, сформированного путем косообразной свивки многожильных пучков растянутых проволочных спиралей, причем вершины каждого зига лежат на периферии ширины коврика, а шаг зиговки равен шагу игл резьбовых колец, вокруг которых формируют заготовку, и последующей укладки одного или нескольких слоев растянутой проволочной спирали, а вершины зигов зацепляют иглами резьбовых колец [Патент №2244039 авторов Антипова В.А. и др., МПК В 21 F 21/00 «Способ изготовления упругопористого проволочного материала и изделий из него»].

Кроме того, коврик может быть сформирован путем упорядоченной зигообразной многослойной укладки растянутых проволочных спиралей, причем вершины каждого зига лежат на периферии ширины коврика, а шаг зиговки равен шагу игл резьбовых колец. Кроме того, сначала сформируют коврик шириной

h=h_г.и.-2h_к,

где h_г.и. - высота готового изделия,

h_к - высота резьбового кольца с иглами, вокруг которого формируют заготовку, укладывают коврик в рулон вокруг центрального технологического стержня, причем

Д_{нар.рул.}-Д_{нар.кольца} и Д_{внутр.рул.}=Д_{внутр.кольца},

где Д_{нар.рул} и Д_{внутр.рул} - соответственно наружный и внутренний диаметр рулона;

Д_{нар.кол} и Д_{внутр кол} - соответственно наружный и внутренний диаметры резьбового кольца с иглами,

удаляют центральный технологический стержень, формируют центральное тело заготовки из сформированного рулона и пары резьбовых колец с иглами, а затем обматывают центральное тело заготовки армированным ковриком или ковриком с упорядоченной зигообразной укладкой спиралей, устанавливают центральный технологический стержень, раздвигая иглы, помещают полученную заготовку в пресс-форму и прессуют.

Таким образом, в готовом изделии оказываются впрессованными в тело виброизолятора из упругопористого материала две резьбовые втулки, связанные с упругопористой основой двумя рядами игл каждая. С учетом повышенной сцепляемости спиралей виброизолятор будет работоспособен не только на сжатие, но и на растяжение, что чрезвычайно важно, например, при транспортировке грузов ответственного назначения, так как при этом возможны как положительные, так и отрицательные перегрузки.

Применение в новой технологии дополнительных (пары резьбовых втулок с иглами спиральной пружины и укороченного центрального стержня) конструктивных элементов и дополнительных операций (формирование заготовки из укороченного центрального тела, спиральной пружины и пары резьбовых втулок с иглами, последующая обмотка заготовки ковриком из проволочной спирали и последующее вытеснение из заготовки укороченного центрального стержня и спиральной пружины) обеспечивают возможность работоспособности готового изделия на растяжение.

Недостатком указанного способа является недостаточная эффективность подавления вибрации и прочность на растяжение.

Этот способ выбран в качестве прототипа предлагаемого изобретения.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение эффективности подавления вибрации и прочности готового изделия на растяжение.

Технический результат достигается тем, что известный способ изготовления упругопористого нетканого проволочного материала, включающий формирование упругопористой металлической основы из предварительно растянутой дозированной по весу проволочной спирали, ориентировано уложенной в коврик, формирование заготовки путем обмотки коврика вокруг центрального стержня, содержащего пару резьбовых колец с иглами, холодное прессование заготовки в пресс-форме, причем центральный стержень формируют путем жесткого точечного соединения резьбовых колец со связующей их армирующей упругогистерезисной многослойной гофрированной оболочкой.

Предлагаемый способ изготовления упругопористого материала «Меретранс» поясняется рисунком чертежом.

На чертеже показана заготовка, сформированная обмоткой коврика 1 из предварительно зигованной и дозированной по весу растянутой проволочной спирали вокруг пары резьбовых колец 2 с иглами 3, связанных между собой многослойной гофрированной оболочкой 4 путем точечного соединения по проточкам 5 резьбовых колец 2, со связующей их армирующей упругогистерезисной многослойной гофрированной оболочкой 4.

На чертеже показан также технологический стержень 6, предназначенный для прошивания иглами упругопористой массы заготовки и предотвращения сминания внутрь многослойной гофрированной оболочки 4 при последующем прессовании.

Предлагаемая технология реализуется следующим образом.

Вначале формируют коврик из растянутой проволочной спирали, имеющей форму многогранника со скрученными стыками звеньев, специально ориентированной и армированной в коврике при его укладке.

Затем формируют центральный стержень из пары резьбовых колец с иглами и связывающей их многослойной гофрированной оболочки и с помощью жесткого точечного соединения крепят оболочку на кольцах. Далее обматывают центральный стержень ковриком, прошивают коврик иглами путем внедрения внутрь заготовки технологического стержня, помещают заготовку в пресс-форму и прессуют.

В результате получают высокоэластичное (за счет армирования многослойной гофрированной оболочкой) готовое изделие, в котором эффективность подавления вибрации увеличена путем обеспечения параллельной работы двух упругогистерезисных элементов: одного - из материала «Меретранс», а второго - из многослойной гофрированной оболочки.

Внедрение изобретения в народном хозяйстве позволит снизить уровень вибронапряженности деталей и узлов машин и механизмов транспортных систем и тем самым повысить их надежность и долговечность.