Пружинное устройство

Изобретение относится к области машиностроения. Пружинное устройство содержит шток, закрепленный от продольного перемещения в несущей конструкции, стопор, подвижный наконечник, опорный элемент, пружину сжатия. Стопор установлен на свободном конце штока. Подвижный наконечник и опорный элемент выполнены в виде втулок. Между втулками введены подвижные стаканы, повернутые друг к другу днищами. Между стаканами введена подвижная обойма. Пружины выполнены в виде двух групп, каждая из которых состоит из двух пружин разного диаметра. Один конец пружин меньшего диаметра надет на втулки, а другой вставлен в стаканы. Один конец пружин большего диаметра надет на стаканы, а другой вставлен в обойму. При сжатии пружин имеется возможность захода стаканов в обойму, а втулок - в соответствующие стаканы. Достигается создание пружинного устройства компактных габаритных размеров, имеющего оптимальное соотношение рабочего хода и нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве пружинного устройства сжатия компактных габаритных размеров, имеющего оптимальное соотношение рабочего хода и нагрузки.

В машиностроении широко применяются витые пружины сжатия, воспринимающие продольно-осевую нагрузку (см. Справочник металлиста, т.2, под редакцией С.А.Чернавского, Москва 1958, стр.844…862). К ним относятся цилиндрические пружины (одножильные, многожильные) и фасонные (конические, параболоидные, телескопические).

Наибольшее применение во всех областях техники находят цилиндрические пружины, наиболее простые как в расчете, так и в изготовлении. Существующие методики расчета цилиндрических пружин позволяют оптимизировать габаритные размеры пружины для заданной рабочей нагрузки и хода пружины. Использование многожильных пружин позволяет получить наиболее оптимальное соотношение габаритных размеров и величины рабочей нагрузки. Однако ввиду большой величины шага витков многожильной пружины для исключения потери ее продольной устойчивости требуется размещать пружину в направляющей конструкции - гильзе или штоке соответствующего диаметра и длины, что не всегда возможно по конструктивным соображениям.

По сравнению с цилиндрическими пружинами наиболее компактными являются фасонные пружины сжатия, но они имеют целый ряд недостатков:

- при сжатии наибольшие деформации имеют место у витков наибольшего радиуса, что может привести их в соприкосновение с опорной плоскостью или друг с другом (к посадке), и они перестают работать. В ряде случаев может происходить посадка и по виткам малого диаметра;

- методика расчета значительно сложнее расчета цилиндрических пружин и дает лишь приближенный ответ. Для фактического определения рабочих параметров пружины требуется экспериментальная отработка конструкции, что в целом значительно усложняет технологию изготовления пружины.

Известен упругий элемент телескопической вилки мотоцикла (патент RU №2151709, кл. B62K 25/08, опубл. 27.06.2000). Упругий элемент телескопической вилки мотоцикла содержит шток, на котором размещены стопорные кольца, опорная шайба, нижний и верхний наконечники, а также расположенные между опорной шайбой и наконечниками соответственно верхняя и нижняя пружина, при этом верхний конец штока жестко соединен с неподвижной частью вилки, нижний наконечник - с подвижной частью вилки, верхний наконечник установлен с возможностью упора при ходе сжатия в стопорное кольцо для ограничения деформации одной из пружин, а при ходе отбоя - в дополнительное стопорное кольцо.

Данная конструкция упругого элемента телескопической вилки мотоцикла обеспечивает переменную упругую характеристику (меньшую жесткость в начале сжатия, когда работают две пружины, и большую - в конце сжатия, когда работает только нижняя пружина).

Этот упругий элемент телескопической вилки мотоцикла принимается за прототип как наиболее близкий по технической сущности к заявляемому техническому решению.

Недостатком этого упругого элемента является последовательное расположение пружин на штоке друг за другом на всех циклах работы телескопической вилки, что приводит к увеличению габаритных размеров конструкции.

Решаемой задачей является создание пружинного устройства сжатия компактных габаритных размеров, имеющего оптимальное соотношение рабочего хода и нагрузки.

Поставленная техническая задача решается тем, что в пружинном устройстве, содержащем шток, закрепленный от продольного перемещения в несущей конструкции, стопор, подвижный наконечник, опорный элемент, пружину сжатия, стопор установлен на свободном конце штока, подвижный наконечник и опорный элемент выполнены в виде втулок, между ними введены подвижные стаканы, повернутые друг к другу днищами, между ними введена подвижная обойма, пружины выполнены в виде двух групп, каждая из которых состоит из двух пружин разного диаметра, причем один конец пружин меньшего диаметра надет на втулки, а другой вставлен в стаканы, один конец пружин большего диаметра надет на стаканы, а другой вставлен в обойму, при этом при сжатии пружин имеется возможность захода стаканов в обойму, а втулок - в соответствующие стаканы. Опорный элемент в виде втулки выполнен в несущей конструкции.

Выполнение опорного элемента и подвижного наконечника в виде втулок, введение между втулок подвижных стаканов, повернутых к друг другу днищами, и подвижной обоймы между стаканами, а также выполнение пружин в виде двух групп, каждая из которых состоит из двух пружин разного диаметра, причем для каждой группы один конец пружины меньшего диаметра надет на втулку, а другой - вставлен в стакан, один конец пружины большего диаметра надет на стакан, а другой - вставлен в обойму, позволяет произвести обжатие пружинного устройства до величины, при которой втулки с пружинами меньшего диаметра входят в стаканы, а стаканы в свою очередь с пружинами большего диаметра входят в обойму. В целом пружинное устройство обеспечивает при заданной нагрузке требуемую величину продольного осевого перемещения подвижного наконечника, имея при этом по сравнению с известными пружинными устройствами значительно меньшие габаритные размеры в сжатом состоянии.

На фиг.1 изображена конструкция пружинного устройства в исходном состоянии, на фиг.2 - в сжатом состоянии.

Пружинное устройство состоит из следующих основных составных частей:

- штока 1, один конец которого закреплен от продольного перемещения в несущей конструкции;

- стопора 2, размещенного на свободном конце штока 1;

- втулки 3, подвижно надетой на шток 1 и размещенной с упором в стопор 2;

- втулки 4, в которую установлен неподвижно нижний конец штока 1;

- обоймы 5, подвижно установленной посередине штока 1;

- стаканов 6, подвижно надетых на шток 1 и размещенных между обоймой 5 и втулками 3 и 4;

- пружин сжатия 7 меньшего диаметра, один конец которых надет на втулки 3 и 4, а другой - вставлен в стакан 6;

- пружин сжатия 8 большего диаметра, один конец которых надет на стакан 6, а другой - вставлен в обойму 5.

Работает пружинное устройство следующим образом:

- к втулке 3 прикладывают продольную осевую нагрузку;

- под действием нагрузки, величина которой превышает усилие начала деформации пружин 7 и 8, втулка 3, обойма 5, стаканы 6, пружины 7 и 8 начинают перемещаться по штоку 1;

- при достижении нагрузки, равной по величине усилию полного сжатия пружин 7 и 8, втулка 3, обойма 5, стаканы 6, пружины 7 и 8 перемещаются по штоку 1 вниз до полного сжатия устройства;

- в полностью сжатом состоянии пружинного устройства втулки 3 и 4 с пружинами 7 заходят в стаканы 6, а стаканы 6 с пружинами 8 - в обойму 5;

- при снятии нагрузки пружинное устройство возвращается в исходное положение.

Были проведены испытания опытных образцов пружинного устройства, которые подтвердили его безотказную работу, при этом габаритные размеры устройства в сжатом состоянии определялись наружным диаметром обоймы 5 и наибольшей длиной двух сжатых пружин 7 или 8 соответственно с учетом толщины фланцев втулок 3, 4 и стаканов 6.

Основные технические характеристики опытного образца:

- длина штока 1 от основания до стопора 2 - 326 мм;

- диаметр штока 1 - 6,5 мм;

- длина пружины 7 в свободном состоянии - 110,5 мм, в сжатом состоянии при нагрузке 26,6 Н (2,7 кг) - 21,8 мм; наружный диаметр - 11,5 мм;

- длина пружины 8 в свободном состоянии - 98,1 мм, в сжатом состоянии при нагрузке 35,6 Н (3,6 кг) - 21,8 мм; наружный диаметр - 16 мм;

- суммарная толщина фланцев втулок 3,4 и стаканов 6 - 2,4 мм;

- наружный диаметр обоймы 5 - 18,5 мм; длина - 42 мм;

- длина полностью сжатого пружинного устройства - 47 мм;

- величина перемещения втулки 3 по штоку 1 (рабочий ход) - 279 мм;

- величина усилия в продольном направлении на втулке 3 в исходном положении - 6,5 Н (0,66 кг);

- величина усилия полностью сжатого пружинного устройства - 35,6 Н (3,6 кг).

Следует отметить, что, как и у прототипа, в пружинном устройстве может обеспечиваться переменная упругая характеристика, если жесткость пружин 7 отличается от жесткости пружин 8 (меньшая жесткость в начале сжатия, когда работают все пружины, и большая - после полного сжатия двух пружин меньшей жесткости, когда работают только две пружины большей жесткости).

1. Пружинное устройство, содержащее шток, закрепленный от продольного перемещения в несущей конструкции, стопор, подвижный наконечник, опорный элемент, пружину сжатия, отличающееся тем, что стопор установлен на свободном конце штока, подвижный наконечник и опорный элемент выполнены в виде втулок, между ними введены подвижные стаканы, повернутые друг к другу днищами, между ними введена подвижная обойма, пружины выполнены в виде двух групп, каждая из которых состоит из двух пружин разного диаметра, причем один конец пружин меньшего диаметра надет на втулки, а другой вставлен в стаканы, один конец пружин большего диаметра надет на стаканы, а другой вставлен в обойму, при этом при сжатии пружин имеется возможность захода стаканов в обойму, а втулок - в соответствующие стаканы.

2. Пружинное устройство по п.1, отличающееся тем, что опорный элемент в виде втулки выполнен в несущей конструкции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам гашения вибраций и ударов и может быть использовано для защиты объектов различного назначения от вибраций и ударов со стороны носителей, в частности наземного, авиационного и корабельного транспорта.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях подвески транспортных средств, в конструкциях различных машин, механизмов и предметов иного назначения, требующих от упругих элементов особых свойств.

Изобретение относится к машиностроению, и в частности к устройствам для защиты рабочих органов и других ответственных элементов конструкций машин и механизмов от перегрузок.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к упругим элементам. .

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для защиты приборов от воздействия вибрационных нагрузок . .

Изобретение относится к виброзащитной технике и может быть использовано в машиностроении для виброкзоляции раСочих мест операторов и оборудования. .

Изобретение относится к машиностроению. Пружина выполнена цилиндрической винтовой и состоит из двух частей со встречно направленными концами. Первая часть пружины имеет витки прямоугольного сечения с закругленными кромками, а вторая часть выполнена полой. Встречно направленный конец первой части размещен в полости второй. Зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой. На конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки. Первую часть винтовой пружины охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит корпус в виде шарнирно-рычажного механизма и упругий элемент, взаимодействующий с объектом. Горизонтальные рычаги корпуса одним концом жестко связаны с крышками, опирающимися на упругие элементы. Другим концом рычаги посредством шарниров соединены с вертикальными тягами. Тяги посредством шарниров связаны с горизонтальной платформой, на которую установлено технологическое оборудование. В качестве упругих элементов использована пружина со встроенным демпфером. Пружина выполнена винтовой цилиндрической и состоит из двух частей со встречно направленными концами. Первая часть пружины имеет витки прямоугольного сечения с закругленными кромками, а вторая часть выполнена полой. Встречно направленный конец первой части размещен в полости второй. Зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой. На конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки. Первую часть винтовой пружины охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Пружина содержит корпус, выполненный из винтовой пустотелой упругой стальной трубки. Внутри корпуса коаксиально установлена с зазором дополнительная упругая стальная трубка. В зазорах между трубками расположен фрикционный элемент из полиэтилена, обладающего высоким коэффициентом теплового расширения по сравнению со сталью. Поверхности корпуса и дополнительной упругой стальной трубки соприкасаются с поверхностями фрикционных элементов. Коаксиально корпусу расположен винтовой сплошной упругий стержень. Фрикционные элементы выполнены трубчатыми в виде гранулированной засыпки из полиэтилена с вкраплениями гранул из вибродемпфирующего материала. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит нижнюю и верхнюю опорные пластины. Между пластинами коаксиально и концентрично установлены наружная с правым и внутренняя с левым углами подъема витков пружины. Нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин жестко закреплены. Между верхней опорной пластиной, на которой устанавливается виброизолируемый объект, и верхним фланцем внутренней пружины расположен демпфер сухого трения. Демпфер состоит из двух соприкасающихся между собой цилиндрических дисков. Нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины. Верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной. На обращенных друг к другу поверхностях дисков выполнены концентричные диаметральные канавки и входящие в них выступы. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит нижнюю и верхнюю опорные пластины. Между пластинами коаксиально и концентрично установлены наружная с правым и внутренняя с левым углами подъема витков пружины. Нижняя опорная пластина является основанием, на котором нижние фланцы пружин жестко закреплены. Между верхней опорной пластиной и верхним фланцем внутренней пружины расположен демпфер сухого трения. Демпфер состоит из двух соприкасающихся между собой цилиндрических дисков. Нижний диск жестко связан с верхним фланцем внутренней пружины. Верхний диск жестко связан с верхней опорной пластиной. На обращенных друг к другу поверхностях дисков выполнены концентричные диаметральные канавки и входящие в них выступы. Верхний диск выполнен из стали, а нижний - из фрикционного материала. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой демпфер для магнитострикционного преобразователя. Демпфер выполнен в виде цилиндра, плотно насаженного на волновод по оси цилиндра. Цилиндр изготовлен из отрезков металлической проволоки, навитых в спираль заданной длины и подвергнутых прессованию в пресс-формах, имеющих форму цилиндра. Демпфер может быть как сплошным, так и состоять из нескольких частей, плотно прижатых друг к другу, например трех или четырех, а его суммарная длина равна длине волны ультразвукового колебания в магнитострикционном волноводе. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит корпус в виде основания и крышки с отверстием для вертикальной стойки и пружину со встроенным демпфером. Крышка связана посредством S-образного рычага с виброизолируемым объектом. На крышке выполнен скос, в который упирается место изгиба верхней полки S-образного рычага. Нижняя полка зафиксирована шпилькой у основания виброизолятора. Пружина выполнена винтовой цилиндрической и состоит из двух частей со встречно направленными концами. Первая часть пружины имеет витки прямоугольного сечения с закругленными кромками, а вторая часть выполнена полой. Встречно направленный конец первой части размещен в полости второй. Зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой. На конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки. Первую часть винтовой пружины охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана. Достигается повышение эффективности виброизоляции. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Виброизолятор содержит корпус в виде двух вертикальных стоек из упругого материала и пружину со встроенным демпфером. Стойки жестко закреплены на основании виброизолятора. В крышке выполнены отверстия для стоек с образованием зазоров между стойками и крышкой. Крышка связана посредством S-образного рычага с виброизолируемым объектом. На крышке выполнен скос, в который упирается место изгиба верхней полки S-образного рычага. Нижняя полка зафиксирована шпилькой у основания виброизолятора, пружина выполнена винтовой цилиндрической и состоит из двух частей со встречно направленными концами. Первая часть пружины имеет витки прямоугольного сечения с закругленными кромками, а вторая часть выполнена полой. Встречно направленный конец первой части размещен в полости второй. Зазоры сегментного профиля контактирующих частей пружины заполнены антифрикционной смазкой. На конце второй части пружины установлена уплотнительная манжета для предотвращения утечки смазки. Первую часть винтовой пружины охватывает трубка из демпфирующего материала, например полиуретана. Достигается повышение эффективности виброизоляции в резонансном режиме. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения. Устройство содержит направляющую (1), закрепленную от продольного перемещения на несущей конструкции. Опорные элементы выполнены в виде верхней и нижней втулок (3, 4), между которыми расположены подвижные верхний и нижний стаканы (5, 6) и пружины (7). Верхняя и нижняя втулки развернуты на 90° относительно друг друга и содержат по две симметрично расположенные оси и по одному перпендикулярно расположенному к осям продольному пазу. Продольные пазы выполнены в направляющей. Шток с продольным пазом и двумя штифтами установлен с возможностью продольного перемещения. В стаканах выполнен ряд глухих отверстий, равномерно расположенных по окружности, в которых установлены пружины. Достигается возможность регулировки хода и жесткости, перемещение и создание усилия в двух направлениях. 6 ил.
Наверх