Функция пружинного механизма и его компонентов

Запчасти - 20/04/2022

В предыдущей статье о механизме натяжениябыло сказано, чтоважнейшим компонентом этого узла является пружинный механизм, играющий определяющую роль в его работе; ввиду этого он заслуживает более подробного рассмотрения.

На гусеничных машинах пружинный механизм за счет комбинированного действия спиральной пружины сжатия, цилиндра и устройства натяжения обеспечивает защиту от перегрузок, вызываемых ударами и неровностями грунта.

Спиральная пружина служит для поглощения ударных нагрузок, передающихся на переднее направляющее колесо в то время, когда машина входит в контакт с каким-либо препятствием. Кроме того, она корректирует натяжение гусеничной цепи за счет впрыска консистентной смазки в цилиндр. Эта корректировка осуществляется с помощью клапана управления, позволяющего пружине смещаться вперед под действием гидравлического давления. И, наконец, устройство натяжения поддерживает постоянный предварительный натяг пружины, соединяя ее с корпусом цилиндра. Давайте подробно рассмотрим характеристики каждого из этих компонентов.

 

 

 

Спиральная пружина сжатия


Пружина изготовлена из проволоки круглого сечения на основе четко разработанных требований к ее конструкции, среди которых хорошее соотношение цена/качество и возможность установки в конкретном имеющемся пространстве. Величина этого пространства устанавливает размерные ограничения на рабочую длину пружины, а также на ее внутренний и внешний диаметры. Указанные размеры определяют натяжение пружины наряду с другими требованиями, которые должны быть известны заранее: нагрузка, изгиб и максимальная длина в нагруженном состоянии.

Когда она сжимается, витки проволоки подвергаются напряжению кручения. Поэтому максимальная нагрузка приходится на поверхность проволоки и на внутренние края витков. Срок службы пружины определяется диапазоном напряжений: чем он шире, тем меньше должно быть максимальное напряжение для обеспечения сравнимого срока службы.

Выбор материалов, пригодных для изготовления спиральных пружин сжатия определяется требованиями стандартов на пружинные стали. Кроме того, отобранные материалы, должны удовлетворять ряду других требований, к которым относятся:

  • Масса
  • Стоимость
  • Ожидаемая усталостная прочность
  • Размерные ограничения
  • Области применения
  • Нужная нагрузка на пружину
  • Диапазон допустимых напряжений при работе пружины
  • Стойкость к коррозии и потере упругих свойств при высоких температурах
  • Величина деформации, которой подвергается пружина в процессе производства

В сталях, используемых для изготовления пружин, необходимые свойства обеспечиваются за счет высокого содержания углерода и внесения таких легирующих добавок как кремний, марганец, хром, молибден и ванадий, а также термообработки, например закалки, служащей для повышения твердости.

 

Важность процесса производства

Качество и эффективность работы пружин определяются процессом их изготовления, обычно состоящим из трех этапов: формовки, термообработки и заключительной механической обработки.

Существуют различные способы формовки пружин:

 

  1. При холодной формовке металлическая проволока, уже подвергнутая обработке, необходимой для достижения конечной прочности, пропускается между роликами и штифтами с помощью жестко закрепленной оправки для придания ей характерной спиральной формы. 

  2. При горячей формовке вначале производится нагрев проволоки до температуры около 930 °C и затем ее навивка. Обычно горячая пружина охлаждается в масле и подвергается закалке. 

 

Для каждого типа пружин предусмотрена определенная термообработка, служащая для придания им необходимой прочности. 

 

Для пружин малых и средних размеров, которые не подвергаются высоким нагрузкам при эксплуатации, требуется стабилизация в небольших печах, работающих при температурах в пределах от 300 до 400 °C

 

Для пружин больших размеров, подвергающихся высоким нагрузкам при эксплуатации, требуется термообработка, состоящая из двух этапов: закалки и отпуска.

 

Закалка заключается в быстром нагреве пружин в печи до температуры 860 °C с последующим резким охлаждением в масляной ванне. Она используется для получения оптимального соотношения между стойкостью и твердостью

Затем выполняется отпуск, целью которого является получение оптимального соотношения между твердостью, прочностью и стойкостью стали.


После термообработки пружина подвергается
процессу предварительного натяжения, который заключается в навивке пружины до достижения ею некоторой длины в ненагруженном состоянии, большей нужной величины такой длины. При комнатной температуре пружина сжимается до полностью сжатого состояния или до определенной заданной длины для создания необходимой упругости. 

 

Возможные дефекты спиральных пружин

Как и в случае любых других компонентов, у спиральных пружин могут встречаться определенные дефекты. Чаще всего они проявляются в виде поломок, которые могут быть вызваны различными причинами, такими как:

Дефекты поверхности

Коррозия

Неверно выполненная термообработка - в случае перегрева пружин сталь приобретает крупнозернистую структуру, в результате чего ее усталостная прочность существенно снижается. В случае, когда не удается выполнить нагрев до необходимой температуры или осуществить его на протяжении достаточно долгого времени, необходимого для растворения карбидов, образуются такие отрицательные последствия как пятна феррита и низкий предел усталости. 

Обезуглероживание - обычно при термообработке пружин происходит частичное обезуглероживание, как минимум в небольшой степени. Допустимая степень обезуглероживания зависит от типа материала и области применения.

 

Устройство натяжения 

Речь идет о компоненте, характеризующемся высокой прочностью, поскольку воздействие на нагруженную пружину превышает предварительный натяг. 

Нагрузка, которой подвергается устройство натяжения, относится к двум типам:

 

  1. Нагрузка, вызванная воздействием гайки на вилку, когда сжатая пружина возвращается из положения конца хода (например, собственно нагрузка в конце рабочего хода);

  2. Нагрузка, образующаяся при нарушении соосности между осью пружины и осью переднего направляющего колеса, то есть изгибающая нагрузка, создаваемая изгибающим моментом совместно с нагрузкой в конце рабочего хода.

 

Учитывая, что устройство натяжения подвергается таким нагрузкам, оно должно изготавливаться из легированной стали; при этом наиболее часто используется углеродистая сталь, предназначенная для последующей термообработки, ввиду таких ее характеристик, как высокая прочность, ковкость и простота машинной обработки. И, наконец, устройство натяжения должно быть пригодным для применения при температурах, доходящих до 500 °C, для обеспечения стойкости к пластичной текучести. Оно может быть также подвержено поверхностной закалке или азотированию для повышения износостойкости и усталостной прочности в случае устройств, не подвергающихся при работе слишком высокому удельному давлению.

 

Цилиндр

При впрыске консистентной смазки в цилиндр через клапан управления пружина смещается вперед и увеличивает натяжение гусеничной цепи. И наоборот, при выпуске консистентной смазки из цилиндра, через тот же клапан пружина отводится назад, снижая натяжение гусеничной цепи.

 

При монтаже цилиндра консистентная смазка закачивается в цилиндр через клапан с помощью насоса. Эта смазка перемещает поршень, который воздействует на весь механизм натяжения. Клапан управления должен быть спроектирован и установлен с учетом максимального рабочего давления. Для обеспечения повышенной стойкости к износу и коррозии поверхность цилиндра должна быть хромированной.

 

Для изготовления цилиндра обычно выбирается классическая углеродистая сталь, предназначенная для последующей термообработки, содержащая такой процент углерода, который обеспечивает максимальную стойкость. 

 

Внутри пружинного механизма необходимо соединение цилиндра с устройством натяжения. Такое соединение между устройством натяжения и цилиндром может осуществляться различными способами такими как:

• Сварка

• Резьбовое соединение

• Моноблочная конструкция

• Насаживание

• Резьбовое соединение + сварка

• Насаживание + сварка

• Насаживание + резьбовое соединение

• Насаживание + резьбовое соединение + сварка

 

Типы пружинных механизмов 

Ниже показаны различные типы пружинных механизмов, поставляемые для машин, выпускаемых рядом крупнейших производителей отрасли.

 

Caterpillar ITR Track Adjuster 1453029

ITR Track Adjuster 
for CATERPILLAR® Equipment

Komatsu ITR Track Adjuster 20Y.30

 


ITR Track Adjuster 
for KOMATSU® Equipment

 

 

Volvo ITR Track Adjuster VOE14562924

 

ITR Track Adjuster
for VOLVO® Equipment

 

Hitachi ITR Track Adjuster HIT

ITR Track Adjuster
for HITACHI®Equipment

JCB ITR Track Adjuster JCB


ITR Track Adjuster
for JCB®Equipment

 

 

 

Вас интересуют пружинные механизмы ITR?

Свяжитесь с нами для получения дополнительных сведений о нашей линейке продукции.

 

Написать автору
loading

Any manufacturers’ names, brand or product names, trademarks, part numbers, symbols, drawings, images, colours and descriptions appearing in this document are for reference purposes only, and it is not implied that any part listed is the product of these manufacturers. All trademarks and registered trademarks mentioned are the property of their respective owners.

Read also
Запчасти
Механизмы натяжения: типы и функции

В первой статье, посвященной подробному рассмотрению конструкции и функций механизмов натяжения, мы ...


Read more

Запчасти
Поломка опорно-поворотных кругов: почему она происходит и как ее предотвратить

Опорно-поворотный круг используется на машинах, на которых в ходе осуществления работ кабина вращает...


Read more

Запчасти
Насосы ITR: отличные характеристики и высокая надежность

Группа USCO ITR в состоянии ежегодно выпускать 60 тысяч насосов, среди которых масляные и трансмисси...


Read more

Вас интересует техника для земляных и строительных работ?

Делимся с вами своими навыками, советами и любопытными деталями из мира землеройных работ. Присоединяйтесь к сообществу группы USCO ITR!

Ваша конфиденциальность в безопасности. Mы не рассылаем спам.

* Consent to processing of personal data pursuant to art. 7 EU Reg. No. 679/2016