Неразрушающий контроль состояния винтовой цилиндрической пружины сжатия

Введение. При эксплуатации пружин происходит их циклическое нагружение «сжатие-растяжение», в результате которого наступает постепенное снижение упругих свойств и работоспособности, образуются микротрещины, и происходит разрушение пружин. Причем, если это пружины клапанного механизма ДВС, то они подвергаются нагреву, что усиливает процессы потери упругости и разрушения. На практике контроль пружины зачастую сводится к её внешнему осмотру, оценке геометрических параметров и динамическому испытанию. Последнее требует наличия дорогостоящего оборудования и продолжительного времени на само испытание.

Цель исследований — совершенствование метода неразрушающего контроля для определения состояния винтовой цилиндрической пружины посредством нового технического решения на уровне патентоспособности.

Методы. Наличие микротрещин и их рост в ходе циклического нагружения приводит к изменению микроформы поперечного сечения витка пружины, что влияет на электротехнические свойства, в частности, на её электрическое сопротивление. Поэтому оценка работоспособности пружины сводится к определению числа и объёма микротрещин. Измерение микрогеометрии пружины может быть достигнуто при помощи высокочувствительного микроомметра с ценой деления не менее 10^-6 Ом. В рабочих витках пружины, особенно на «внутреннем волокне витков» [12], возникают наибольшие касательные напряжения в процессе её работы. Следовательно, внутреннее волокно рабочих витков пружины более подвержено образованию микротрещин.

Результаты. Для реализации предлагаемого неразрушающего контроля состояния винтовой цилиндрической пружины необходимо устройство, включающее микроомметр-измеритель и силовую конструкцию механического типа для её растяжения и сжатия. Контроль на растяжение и сжатие пружины осуществляется динамометром. Клеммы от микроомметра для измерения сопротивления закрепляются на испытуемых витках пружины. Определение величины сопротивления новой пружины и последующий контроль в процессе эксплуатации позволит выявлять неисправный элемент на более ранней стадии и установить целесообразность восстановления пружины.

Заключение. Предложенное техническое решение упрощает проведение контроля состояния всей пружины без её разрушения, снижает время контроля её состояния в целом, уменьшает энергоёмкость данного процесса.