Тарельчатая пружина

Тарельчатая пружина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение м.б. использовано в пружинных амортизаторах, аккумуляторах механической энергии, упругих опор и других устройствах, Придание сечению пружины клиновидной формы и более равномерного распределения в сечении напряжений позволяет повысить ее эластичность, статическую прочность и энергоемкость. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 16 F 1/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

) ! ( (д

1СЛ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4823812/28 (22) 26.03,90 (46) 15,05.92, Бюл, ¹ 18 (71) Херсонский индустриальный институт (72) А.М.Овчарук (53) 621.272.43(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1263936, кл. F 16 F 1/32, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1201580, кл, F 16 F 1/32, 1984.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологическим, энергетическим, транспортным машинам, и может быть использовано при создании пружинных амортизаторов, аккумуляторов механической энергии, упругих опор, средств силового замыкания, в вибраторах, ударниках и т.д, Известна тарельчатая пружина, кольцевидное рабочее тело которой имеет прямоугольное сечение. Размеры пружины (толщина кольца, внутренний диаметр, конусность) оптимизированы, что позволяет повысить удельную энергию деформации по сравнению со стандартной серией пружин на 5 — 8%.

Однако технические характеристики указанной пружины остаются ограниченными: малы прогиб и удельная энергия деформации, велик коэффициент жесткости, понижена прочность при статических нагрузках, что связано с резкой неравномерностью напряжений в теле пружины: в угловых точках прямоугольного сечения (см. фиг,) они соотносятся в среднем как числа

1,4;1:0,74:0,44(единицей представлены максимальные напряжения, определяющие ус„, Ж„„1733751 А1 (54) ТАРЕЛЬЧАТАЯ ПРУЖИНА (57) Изобретение м.б, использовано в пружинных амортизаторах, аккумуляторах механической энергии, упругих опор и других устройствах, Придание сечению пружины клиновидной формы и более равномерного распределения в сечении напряжений позволяет повысить ее эластичность, статическую прочность и энергоемкость, 1 ил. талостность, прочность пружины, а числом

1,4 — максимальные напряжения сжатия, определяющие ее статическую прочность.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции по своей технической сущности является тарельчатая пружина, поперечное сечение которой имеет такую же прямоугольную форму; но с фасками в угловых точках А и С и с радиусными округлениями во всех углах, которые несколько снижают максимальные напряжения сжатия и уменьшают концентрацию напряжений в углах, Однако эта пружина имеет недостатки, заключающиеся в большой жесткости пружины и низкой удельной (в расчете на единицу объема тела) энергии деформации, возникающие в связи с большой неравномерностью напряжений в поперечном сечении тарелки, Жесткость пружины увеличена еще и тем, что действующие на нее силы смещены от углов А и С к центру тяжести поперечного сечения кольца, относительные перемещения точек их приложения мен ьше.

Цель изобретения — увеличение эластичности (прогибов) пружины, ее статиче3

1733757 ской прочности и энергоемкости при ограниченных размерах.

На чертеже изображена тарельчатая пружина, общий вид.

Пружина имеет форму конусообразного кольца с радиальным сечением, сужающимся от периферии к оси, максимальная толщина h на максимальном пружинном диаметре D переходит в толщину М на внутреннем диаметре d.

Пружина работает следующим образом, Под действием сил Р, распределенных по внутреннему контуру пружины сверху, и сил Q, распределенных по ее внешнему контуру снизу, пружина изменяет форму так, что линия ВС приближается к горизонтали.

Максимальный прогиб пружины

f =(D d) y/г, где y — угловой поворот сечения кольца.

Особенности деформации клиновидного сечения пружины в сравнении с прямоугольным состоят в следующем.

Напряжения в любой точке сечения на линии АВ, например, определяются относительными удлинениями кольцевых волокон пружин, проходящими через эти точки од= Е ед; ов= E яв, где Š— модуль продольной упругости материала; е — относительные уудлинения, Но относительные удлинения определяются двумя факторами: поворотом точки М на продольной оси сечения относительно центра изгиба О и поворотом линии АВ относительно точки М, яд = = — (I oy (cos p — cosa) +

Ьгд 2 гд d где а- начальный угол наклона осевой линии КМ сечения к горизонтали; р- произвольный последующий угол наклона этой линии к горизонтали.

Обычно второе слагаемое в формуле в несколько раз больше первого. При максимальной деформации пружины с прямоугольным сечением имеют а = y; p = О; М вЂ”.— h, для пружины с клиновидным сечением а = у — g/2; р = — tj)/2; h) < h

Очевидно, что чем меньше угол р тем

5 меньше первое слагаемое в формуле, а чем меньше толщина h<, тем меньше второе слагаемое, Аналогично получают формулу для вычисления напряжений растяжения в точке В.

10 ов = — (— IpM (cos р — cos а ) +

«2 о

+ 2" (а — Р)) Е.

Здесь основной выигрыш получают также за счет второго слагаемого, Следовательно, при постоянном h с увеличением угла ф

20 резко снижаются напряжения в точках А и

В, и можно увеличить угол у деформации.

Расчеты показывают, что напряжения изгиба на поверхности тела пружины при увеличении ф от нуля до значения h/R плавно выравниваются, удельная энергия деформации и прогиб увеличиваются, жесткость снижается. При значенияхф < 0,7h/R напряжения сжатия в точке А пружины превосходят соответствующие напряжения стандартной пружины и угол у необходимо уменьшить. Поэтому рекомендуется ф= (0.7...1)h/R

Левый предел обеспечивает повышенную энергию пружины при пониженной статической прочности од= 1,4оВ правый предел — высокую статическую прочность од =авпри несколько сниженной общей

40 энергии. Преимущество по углу у сохраняется.

Более равномерное распределение напряжений в теле пружины позволяет в полтора раза поднять среднюю удельную энергию ее деформации, уменьшить размеры и расход материала. Снижение напряжений сжатия в районе точки А позволяет избежать здесь пластических деформаций, возникающих при длительных статических нагрузках, Формула изобретения

Тарельчатая пружина, имеющая форму конусообразного кольца, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения эластичности, прочности и энергоемкости, конусообразное кольцо в радиальном сечении представляет собой клин с вершиной, расположенной со стороны меньшего основа1733757

35

45

Составитель А. Овчарук

Редактор Н. Федорова Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле

Заказ 1654 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ния, и углом упри вершине, выбранным из соотношения ф= (0,7...1)h lR, где R — радиус большего основания конусообразного кольца;

h — максимальная толщина поперечного сечения конусообразного кольца.