Non-destructive inspection of the state of a helical cylindrical compression spring

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: When springs are used, they undergo “compression-decompression” cyclic loading, resulting in a gradual decrease in elastic properties and performance, formation of microcracks, and the springs destruction. Moreover, if these are the springs of the valve mechanism of the internal combustion engine, then they are subject to heating, which intensifies the processes of loss of elasticity and destruction. In practice, spring control often comes down to its external inspection, assessment of geometric parameters and dynamic testing. The latter requires expensive equipment and a long period for the test itself.

AIM: Improvement of the non-destructive inspection method for determining the state of a coil spring using a new technical solution at the level of patentability.

METHODS: The presence of microcracks and their growth during cyclic loading leads to a change in the microshape of the cross-section of the spring coil, which affects the electrical properties, in particular, its electrical resistance. Therefore, assessing the performance of a spring comes down to determining the number and volume of microcracks. Measuring the microgeometry of the spring can be achieved using a highly sensitive microohmmeter with a division value of at least 10-6 Ohms. In the working coils of the spring, especially on the “inner fiber of the coils” [1], the greatest tangential stresses arise during its operation. Consequently, the inner fiber of the working coils of the spring is more susceptible to the formation of microcracks.

RESULTS: To implement the proposed non-destructive inspection of the state of a helical coil spring, a device, including a microohmmeter and a mechanical type power structure for its tension and compression, is required. The tension and compression of the spring is monitored using a dynamometer. The terminals from the microohmmeter for measuring resistance are fixed on the spring coils under test. Determining the resistance value of a new spring and subsequent monitoring during operation will make it possible to identify a faulty element at an earlier stage and to determine the feasibility of restoring the spring.

CONCLUSION: The proposed technical solution simplifies monitoring the state of the entire spring without destroying it, reduces the time for monitoring its state as a whole, and reduces the energy intensity of this process.

About the authors

Roman V. Pavlyuk

Stavropol State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: roman_pavlyuk_v@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2739-0200
SPIN-code: 5892-3171

Cand. Sci. (Engineering), Assistant Professor, Assistant Professor

Russian Federation, Stavropol

Anton V. Zakharin

Stavropol State Agrarian University

Email: anton-zaharin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4128-9846
SPIN-code: 2191-4350

Cand. Sci. (Engineering), Assistant Professor, Assistant Professor

Russian Federation, Stavropol

Pavel A. Lebedev

Stavropol State Agrarian University

Email: zoya_lebedeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0662-8694
SPIN-code: 8271-5431

Cand. Sci. (Engineering), Assistant Professor, Assistant Professor

Russian Federation, Stavropol

References

  1. Vodolazskaya NV. Improving the maintenance and repair system by increasing the reliability of the repair equipment used. In: Problems and prospects for the innovative development of agricultural technologies. Belgorod: Belgorod State Agrarian University; 2016;2:21–22. (In Russ.) EDN: WEEFRR
  2. Vodolazskaya NV, Minasyan AG, Sharaya OA. On the issue of increasing the operational reliability of some types of industrial equipment. News of the Donbass State Machine-Building Academy. 2017;1(40):48–53. (In Russ.) EDN: ZJJXFN
  3. Vodolazskaya NV, Strebkov SV. Reliability and operation of technical systems. Belgorod: Belgorod State Agrarian University; 2017. (In Russ.) EDN: ZUSNZX
  4. Vodolazskaya NV. Technical systems: today and tomorrow. Donetsk: DonNTU; 2008. (In Russ.) EDN: USYISL
  5. Vodolazskaya N. Types and ways of modernization in a context of the international experience. Virtual Economics. 2019;2(2-1):81–93. doi: 10.34021/ve.2019.02.01 EDN: ZIJJQT
  6. Zemlyanushnova NYu, Lebedev AT, Pavlyuk RV, Doronina NP. Fundamentals of production and repair of transport and transport-technological machines and equipment. Stavropol; 2014. (In Russ.) EDN: SOEYSL
  7. Znamensky DV, Zemlyanushnova NYu, Fadeev VV. Study of changes in the characteristics of valve springs during operation. Bulletin of the AIC of Stavropol. 2014;(2):43-47. (In Russ.) EDN: QMHFHM
  8. Zemlyanushnova NYu, Zemlyanushnov NA, Znamensky DV. Method and device for strengthening helical cylindrical compression springs. Collection of scientific papers world. 2014;8(1):3–7. (In Russ.) EDN: RZFACF
  9. Zemlyanushnova NY, Tebenko YuM, Zemlyanushnov NA. Restoration of helical cylindrical compression springs. Stavropol: AGRUS; 2012. (In Russ.) EDN: POKYSD
  10. Mkrutumyan VS. Study of the operation of valve springs and the development of a rational method for their restoration [dissertation] Moscow; 1958. (In Russ.)
  11. Lebedev AT. Resource-saving directions for increasing the reliability and efficiency of technological processes in the agro-industrial complex. Stavropol; 2012. (In Russ.) EDN: PFKQAD
  12. Ponomarev SD. Springs, their calculation and design. Moscow: MASHGIZ; 1954. (In Russ.)
  13. Patent RUS 2680659 / 25.02.2019. Bull. 6. Lebedev AT, Ochinsky VV, Zakharin AV. Integral electrical method for non-destructive testing of the state of a helical coil spring and a device for its implementation. (In Russ.) EDN: MKDXVC

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Scheme of a device for non-destructive inspection of the state of a helical coil spring: 1: cylindrical spring; 2: microohmmeter; 3 and 4: terminals; 5: tensile dynamometer; 6: compression dynamometer; 7: frame; 8: base plate; 9 and 10: vertical racks; 11: upper transverse element; 12: middle transverse element; 13: dielectric spacers.

Download (125KB)
3. Fig. 2. The 240-1007046-A5 internal valve springs: а: after 2000 running hours; b: after 6500 running hours.

Download (361KB)
4. Fig. 3. Measured value at the multimeter.

Download (257KB)

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».