Круглая пластинчатая пружина

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидравлическим устройствам . Цель изобретения - повышение эластичности . Под действием сил, приложенных снизу к концам лепестков, и сил, распределенных по окружности отверстия и действующих сверху, пружина прогибается, переходя из одного воронкообразного состояния в другое, в том числе в плоское состояние. При этсм стержни, оставаясь практически прямолинейными, скручиваются , а связки подвергаются изгибу, в результате чего напряжения в сечениях лепестков распределяются равномерно, обеспечивая повышение удельной энергии деформации пружины. 2 ил..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s F 16 F 1/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4815845/28 (22) 01.03.90 (46) 29.02.92. Бюл. М 8 (71) Херсонский индустриальный институт (72) А.М. Овчарук и В.А. Поляков (53) 621.567.1 (088.8) (56) Патент ГДР 1» 247730, кл. F 16 F 1/32, 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1263150, кл. F 16 F 1/32, 1985 (54) КРУГЛАЯ ПЛАСТИНЧАТАЯ ПРУЖИНА (57) Изобретение относится к машиностроению, в частности к гидравлическим устройИзобретение относится к машиностроеAD)0 различных отраслей промышленности, в частности к гидравлическим энергетическим устройствам (насосам, двигателям, вибраторам, ударникам), и может быть ис-. пользовано при создании пружинных аккумуляторов, торцовых уплотнений, клапанов ит,д.

Известна тарельчатая пружина для сцеплений автомобилей, представляющая собой плоский диск в виде сплошного внешнего кольца с отходящими от него.к центру упругими язычками, прогибающимися в î(:åвом (по отношению к диску) направлении.

Однако этой пружине присущи недостатки, заключающиеся в малой удельной энергии деформации на единицу обьема тела пружины и малых прогибах язычков при относительно большом диаметре диска в связи с тем, что материал пружины .в ее отдельных элементах нагружен весьма не-. равномерно. ствам. Цель изобретения — повышение эластичности. Под действием сил, приложенных снизу к концам лепестков, и сил, распределенных по окружности отверстия и действующих сверху, пружина прогибается, переходя из одного воронкообразного состояния в другое, в том числе в плоское состояние. При этсм стержни, оставаясь практически прямолинейными, скручиваются, а связки подвергаются изгибу, в результате чего напряжения в сечениях лепестков распределяются равномерно, обеспечивая повышение удельной энергии деформации пружины, 2 ил.. (Я

Наиболее близка к предлагаемой тарельчатая пружина, представляющая собой сплошное центральное кольцо с отходящими от него в радиальном направлении лепестками, при этом лепестки утоньшаются к д периферии и отогнуты поочередно в разные стороны по дугам.

Однако и эта конструкция имеет недостатки, заключающиеся в том, что при любой заданной энергии деформации диаметр . М пружины получается большим, а осевые деформации малыми, так как сплошное кольцо Я в центральной части пружины по необходимости выполняется прочным и жестким (в противном случае оно разрушится в результате резкой концентрации напряжений в проемах между лепестками), а сами лепестки даже в условиях равнопрочного изгиба не могут дать значительных деформаций при небольшой длине. Это объясняется тем, что элементы каждого лепестка, находящиеся у

его основания (вблизи центрального кольца), дают малые угловые деформации, так

1716212 как они здесь сильно нагружены изгибаю1цими моментами и утолщены, а. элементы лепестков, приближающиеся к наружному краю пружины и имеющие сравнительно большие угловые деформации, формирует прогиб малой консольностью. Наглядно это иллюстрируется интегралом> определяющим величину прогиба f Михбх о где! — длина лепестка; х — расстояние от наружной кромки лепестка до рассматриваемого слоя толщиной

dx;

М вЂ” изгибающий момент и момент инерции сечения в указанном элементарном слое;

Š— модуль упругости материала пружины при растяжении.

Момент инерции сечения может быть представлен произведением его момента сопротивления Wx на половину толщины Sx лепестка в данном слое

Yx = Wx . Sx/2.

Отношение Мц/Wx есть напряжения изгиба сг (пусть максимально допустимые) там же. Тогда выше приведенный интеграл преобразуется к виду

20и Jxdx .

Е $х о

Гак как при возрастании значений х растет и Sx, интеграл не может дать больших значений f, иными словами редукция угловых деформаций в линейные перемещения слабая.. .Цель изобретения — многократное повышение эластичности круглых пластинчатых пружин при уменьшении их габаритов.

Поставленная цель достигается тем, что в круглой пластинчатой пружине, имеющей центральное отверстие и лепестки, эти лепестки выполнены прямоугольной формы и имеют посередине продольные прорези, выходящие в центральное отверстие

Каждый лепесток пружины следовательно образован двумя параллельными, соединенными между собой на конце лепестка стержнями, которые работают преимущественно на кручение. Количество лепестков принципиально не ограничивается. Пружина в целом представляет собой состоящий из торсионов замкнутый звездообразный контур.

На фиг. 1 изображено сечение А-А на фиг. 2; на фиг, 2 — пружина, вид сверху.

Пружина состоит из замкнутой системы прямолинейных торсионных элементов 1 (ABCD) и 2 (FEOC), попарно образующих звездообразную систему лепестков.

5 Прямолинейные стержни 1 (ВС) и 2(ED) соединены между собой окружными связками 3 (CD) и 4 (ЕЕ).

Пружина работает следующим образом.

Под действием сил О, действующих на

10 концы лепестков снизу, и сил Р, распреде--ленных по окружности отверстия и действующих сверху, пружина прогибается, переходя из одного воронкообразного состояния в другое, в том числе плоское состо15 яние, При этом стержни 1 и 2, оставаясь практически прямолинейными, скручиваются, а связки 3 и 4 подвергаются изгибу, хотя ввиду малой протяженности они остаются практически плоскими, изменяется только

20 их взаимное расположение.

Крутящий момент в стержнях 1 и 2 практически равен изгибающему моменту в связках 3. В рассматриваемом четырехлепестковом варианте пружины М М 0 ° R.

25 Для пружины в обобщенном многолепестковом ее варианте энергия и силовые параметры определяются по формулам

О= аг I+bG); г=08!пф i

f=ó I;

М =гааЬ ; П=Ь О и/2:.

Р=2П/f, где О- угол закручивания стержня;

cP - коэффициенты, определяющие напряжения и деформации в стержне с прямоугольным поперечным сечением; а, Ь вЂ” длины сторон указанного прямоугольника; ! — расчетная длина стержня;

G — модуль сдвига материала пружины; — максимальные напряжения кручения; у- изменение угла наклона оси стержня к радиальной прямой при деформации пружины; ф- половина центрального угла между лепестками;

f — прогиб пружины (осевое перемещение ее внутренней кромки);

Mu — крутящий момент в стержне;

П вЂ” потенциальная энергия пружины;

n — количество стержней;

P — осевая сила пружины.

Таким образом, поставленная цель создания круглой пластинчатой пружины малой жесткости достигается за счет использования принципа соединения в плоский звездообразный контур системы рабо1716212 тающих на кручение стержней (торсионов);

Предложение позволяет. широко ис-. пользовать новую конструкцию вместо обычных стандартных тарельчатых пружин 15 в тех случаях, когда их податливость оказывается недостаточной и приходится набирать целые пакеты, а также при создаййй податливых диафрагм гидравлических устройств.

Формула изобретения

Круглая пластинчатая пружина, имеющая центральное отверстие и лепестки, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эластичности, лепестки выполнены прямоугольной формы и имеют продольные прорези, входящие в центральное отверстие.

1716212

Составитель АМ.Овчарук

Редактор А. Долинич Техред M.Mîpãåíòàë Корректор О. Цикле

Заказ 598 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101