Пружина сжатия
Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: пружина сжатия выполнена в виде трубы правильной многогранной формы с прорезями на ребрах на части ее длины, а расстояние между противолежащими гранями в средней части трубы превышает расстояние между ними на ее концах. 4 ил.
ф
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„,50„„1778377А1 (я)5 F 16 F,/34
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фр
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4911856/28 (22) 15.02.91 (46) 30.11.92. Бюл. N 44 (75) О.О.Вейтцель (56) Авторское свидетельство СССР
hb 414445, кл. F 16 F 9/30, 1971.
Авторское свидегельство СССР
Гв 86499, кл. F 16 F 1/34, 1960.
Изобретение относится к деталям машин, а именно к основным элементам различных демпфирующих устройств, к пружинам сжатия.
Пружины выполняют роль упругих элементов, воспринимая работу внешних сил и преобразовывая ее в работу упругой деформации материала, из которого они изготовлены, Конструктивно формы пружины сжатия весьма разнообразны, но к ним в первую очередь относятся витые цилиндрические пружины круглого сечения.
Известен пружинный амортизатор с использованием такой пружины, который с целью упрочнения и расширения области применения содержит дополнительный фрикционный элемент, который выполнен в виде прутка, плотно прижатого к его внутренней поверхности.
Такое устройство имеет сложные конструкцию и технологию изготовления.
Наиболее близкой по своей технической сути к предлагаемой пружине является пружина сжатия или растяжения, которая представляет собой полый цилиндр или конус с прорезями, расположенными в параллельных плоскостях и перпендикулярных к (54) ПРУЖИНА СЖАТИЯ (57) Использование: в машиностроении, Сущность изобретения . пружина сжатия выполнена в виде трубы правильной многогранной формы с прорезями на ребрах на части ее длины, а расстояние между противолежащими гранями в средней части трубы превышает расстояние между ними на ее концах. 4 ил, продольной оси цилиндра или конуса. В каждой плоскости расположены взаимно симметрично две прорези с перешейками между их концами, Перешейки прорезей каждой плоскости (относительно их осей) смещены по окружности цилиндра или конуса относительно перешейков смежных плоскостей на 90 . В результате образуется пружина. состоящая иэ ряда последовательно сочлененных упругих кольцевых элементов. работающих на изгиб под нагрузкой.
Основными недостатками пружины являются следующие: в конце каждой прорези перед перешейком во время работы при изгибе кольцевых элементов пружины в углах прорезей образуются зоны повышенной концентрации напряжений, что резко снижает долговечность пружины:
s процессе изготовления пружины полый цилиндр или конус надрезают с двух сторон, чем нарушают поверхностную структуру материала заготовки, в результате чего также =-начительно снижается механическая прочность пружины, что приводит к бы "трому выходу ее из строя; сравнительная сложность изготовления и высокая стоимость пружины;
177837 7 наличие перешейков значительно снижает эффективность демпфирования пружины.
Целью изобретения является создание пружины сжатия, обладающей повышенной эффективностью демпфирования.
Поставленная цель достигается тем, что пружина сжатия выполнена в виде тонкостенной трубы с прорезями, имеющей в поперечном сечении форму правильного многогранника, с узкими сквозными прорезями на ребрах на части ее длины в рабочей зоне, а расстояние между противолежащими гранями в средней части трубы превышает расстояние между ними на ее концах.
Новизна изобретения состоит в том, что пружина выполнена новой формы в виде тонкостенной многогранной трубы с узкими сквозными прорезями на ребрах в рабочей зоне, что позволяет получить несколько одинаковых пластинчатых пружинящих элементов. работающих под нагрузкой параллельно и синхронно.
Существенность отличий определяется тем, что благодаря новой форме и конструкции предлагаемой пружины сжатия.появляются новые свойства, такие как повышенная эффективность демпфирования под нагрузкой при значительной величине упругой деформации и достаточной жесткости. указанные свойства позволяют получить дополнительный положительный эффект — устойчивость под нагрузкой, долговечность при работе, простоту изготовления и высокую эффективность демпфирования.
На фиг.1 показана предлагаемая пружина сжатия сбоку, в свободном состоянии (без нагрузки); на фиг,2 — предлагаемая пружина сжатия сверху, в свободном состоянии (без нагрузки); на фиг,3 — пружина сжатия сбоку, в сжатом состоянии (под нагрузкой); на фиг.4 — пружина сжатия сверху, в сжатом состоянии (под нагрузкой).
На чертежах буквами обозначены:
Н вЂ” высота пружины в свободном состоянии, Нмд высота пружины под максимально допустимой нагрузкой, S- расстояние между противоположными гранями, D — диаметр окружности вписанного многоугольника в свободном состоянии пружины, S1 — расстояние между противоположными пружинящими элементами в средней части пружины в свободном состоянии, 01макс — МаКСИМаЛЬНЫй ДИаМЕтР ОКружности вписанного многоугольника в обычного материала пружин (основными
35 материалами являются высокоуглеродные и
5
45 средней части в свободном состоянии пружины, Имакс максимальный диаметр окружности вписанного многоугольника в средней части пружины под нагрузкой, Я2 — расстояние между противоположными пружинящими элементами в средней части пружины под нагрузкой, P — прилагаемая нагрузка.
Пружина сжатия представляет собой тонкостенную многогранную трубу 1, имеющую форму правильного многогранника (с числом и граней, к примеру, шестигранник), у которого на ребрах граней в рабочей зоне выполнены узкие сквозные одинаковые прорези 2, в результате чего образуются одинаковые пластинчатые симметрично расположенные пружинящие элементы 3, количество котооых соответствует количеству граней. Ширина прорезей 2 соизмерима с толщиной стенок трубы 1 (к примеру, равна двум толщинам стенок трубы 1).
В результате формовки пружина имеет в своей средней части некоторую "бочкообразность", поэтому расстояние S между противоположными пружинящими элементами 3 в средней части пружины будет больше (к примеру, на две толщины стенок трубы
1), чем между гранями на концах трубы 1, т.е.
S При работе (фиг.3,4) под нагрузкой P пружина упруго деформируется до высоты Hm n, при этом пружинящие элементы 3 одинаково и синхронно изгибаются и расстояние между пружинящими элементами 3 в средней части пружины становится много больше исходного, т.е, Я »Я1. В таком положении пружина сжатия содержит запасенную потенциальную энергию. При снятии нагрузки P пружина возвращается в исходное положение (фиг.1,2). Жесткость пружины и ее характеристика определяются экспериментально и зависят от многих факторов; длины рабочей части, величины сечения, количества граней, толщины материала, марки материала, технологии изготовления и др К технико-экономическим преимуществам относятся следующие: более высокая эффективность демпфирования пружины (нет "мертвых" участков в виде перешейков); равномерное распределение напряжечий 1778377 Фиг, 2 по сечению пружинящих элементов (отсутствие зон повышенной концентрации напряжений), что обеспечивает долговечность пружины; нет нарушения поверхностной структуры пружинящих элементов, что повышает механическую прочность пружины; более простая технология изготовления пружины и более низкая ее стоимость. Наиболее рационально использовать пружину сжатия в устройствах, для которых необходима устойчивая пружина сжатия с большой эффективностью демпфирования под воздействием нагрузки. Формула изобретения Пружина сжатия, выполненная в виде 5 трубы с прорезями, отл ича ю ща я ся тем, что, с целью повышения эффективности демпфирования, труба имеет форму правильного многогранника, прорези выполнены на ребрах на части ее длины, а расстояние меж10 ду противолежащими гранями в средней части трубы превышает расстояние между ними на ее концах. 1778377 Составитель О. Вейтцель Техред М.Моргентал Корректор И,Шмакова Редактор Заказ 4175 Тираж Подписное ВНИИГ1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
