К повышению износостойкости винтовых цилиндрических пружин сжатия, работающих с контактом витков

При эксплуатации пружин, особенно, циклических буферных и высокоскоростных, неизбежно относительное перемещение их поверхностей, трение, соударение витков, большое количество энергии за счёт трения преобразуется в тепловую энергию, это ведёт к износу пружин в местах контакта витков и к перегреву узлов и механизмов. Известные методы повышения ресурса пружин не рассматривают вопрос трения и износа контактных поверхностей пружин. В работе представлены новые технологии повышения износостойкости пружин сжатия с использованием контактного заневоливания. При этом к сжатой до соприкосновения витков пружине прикладывается дополнительная осевая нагрузка, превышающая нагрузку на пружину в изделии не менее чем на 5 % и определяемая теоретически на стадии разработки технологического процесса. Время выдержки под осевой нагрузкой 1—1,5 секунды. Изготовлены серийные и по новым технологиям — две партии опытных пружин. Рассеивание силовых параметров пружин опытной партии № 1 по сравнению с серийными пружинами уменьшено на 14,3 %, а опытной партии пружин № 2 — на 42,9 %. Снижение рабочей нагрузки после циклических испытаний у серийных пружин в среднем составило 1,17 %; у пружин опытной партии № 1 — 0,23 %; у пружин опытной партии № 2 — 0,45 %. Контактное заневоливание способствует не только возникновению полезных остаточных напряжений и повышению несущей способности пружин. Образуется полоска упрочнённого материала, которая повышает износостойкость контактирующих поверхностей витков, снижает трение вследствие параллельного наслоения. В местах контакта витков пружины снижается удельное давление и повышается деформационная износостойкость пружин. Поэтому контактное заневоливание следует рассматривать и как финишную операцию для снижения трения в местах контакта витков пружин и повышения их износостойкости.

1. Manouchehrynia R., Abdullah S., and Singh S.S.K. Fatigue-Based Reliability in Assessing the Failure of an Automobile Coil Spring Under Random Vibration Loadings // Engineering Failure Analysis. — 2022 (131), 105808

2. Kong Y.S., Shahrum A., Dieter S., Mohd Z.O., and Sallehuddin M.H. Correlation of Uniaxial and Multiaxial Fatigue Models for Automobile Spring Life Assessment // Experimental Techniques. — 2020 (44), no. 2, 197—215

3. Manouchehrynia R., Abdullah S., and Singh S.S.K. Fatigue Reliability Assessment of an Automobile Coil Spring Under Random Strain Loads Using Probabilistic Technique // Metals. — 2020 (10), no. 1, 12

4. Myung N.J., Wang L., and Choi N.S. High-Cycle and Very High-Cycle Bending Fatigue Strength of Shot Peened Spring Steel // Journal of Mechanical Science and Technology. — 2021 (35), no. 11, 4963—4973

5. Землянушнов Н.А., Землянушнова Н.Ю., По-рохня. А.А. Повышение ресурса высоконагру-женных пружин сжатия: монография. — Став-рополь: Изд-во СКФУ. — 2019

6. Zemlyanushnova N.Y., Porahin A.A., and Zem-lyanushnov N.A. Stress-Strain State of the Valve Spring in an Auto Engine During Plastic Harden-ing // Russian Engineering Research. — 2016 (36), 535—540

7. Ali M., Husaini, Putra T. E., and Ali N. The Needs to Investigate the Effect of Road Surface Vibra-tions to the Fatigue Life of a Coil Spring // IOP Conference Series: Materials Science and Engineer-ing. — 2019 (602), no. 1, 012089

8. Putra T.E., Husaini, Ali N., Machmud M.N., and Hendrayana Bakhtiar A. Analysis of Surface Failure of Coil Spring in Passenger Vehicle Suspen-sion System // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2019 (523), no. 1, 012072

9. Putra T.E., Husaini Ali N., Hasanuddin I., and Hendrayana Bakhtiar A. Numerical Analysis of the Stress Leading to Fatigue Failure on a Coil Spring of the Front Suspension of a Car // IOP Conference Series: Materials Science and Engineer-ing. — 2019 (523), no. 1, 012066

10. Тебенко Ю.М. Проблемы производства высо-коскоростных пружин и пути их решения: моно-графия. — Ставрополь: Мир данных. — 2007

11. Информационный портал о маслах, смазках, клеях и технических жидкостях. https://mirsmazok.ru/plastichnye-smazki/smazki_dlya_pruzhin_sila_treniya/

12. Шишлин Д.Д., Дудукин А.И. Влияние наклепа на износостойкость узлов трения // Наука и об-разование в развитии промышленной, социаль-ной и экономической сфер регионов России. IX Всероссийские научные Зворыкинские чтения: сб. тез. докл. Всероссийской межвузовской научной конференции. Муром, 28 апр. 2017 г. — Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ. — 2017, 965

13. Мураткин Г.В., Малкин В.С., Доронкин В.Г. Основы восстановления деталей и ремонт авто-мобилей. В 2 ч. Ч. 1. Технологические методы восстановления деталей и ремонта автомоби-лей: учебное пособие; под ред. Г.В. Мураткина. — Тольятти: Изд-во ТГУ. — 2012

14. Лавриненко Ю.А., Белков Е.Г., Фадеев В.В. Упрочнение пружин. — Уфа: Бизнес-Парт-нер. — 2002