.VII.1964 Wielka Brytania Opublikowano: 18.111.1967 52968 KI. 42 f, 3/02, MKP G 01 g SjoZ* EZY'i £Lt\IAv |Urz^KE)rlerta^ego Polskiej teecg-w-y-" «l Lli"* Wspóltwórcy wynalazku: John Kenneth Bache, Horace Aston Wlasciciel patentu: George Salter and Company Limited, West Brom- wieh (Wielka Brytania) Sposób polepszania charakterystyki wydluzania srubowych sprezyn pracujacych na rozciaganie i kompensator do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób, umozli¬ wiajacy polepszanie charakterystyki wydluzania zwinietych srubowo sprezyn pracujacych na roz¬ ciaganie, a zwlaszcza sprezyn, stosowanych jako elementy równowazace obciazenie w wagach spre¬ zynowych oraz kompensator do stosowania tego sposobu.Znane, srubowe sprezyny rozciagane, jakie zwyk¬ le stosuje sie w wagach, nie reaguja scisle linio¬ wo na obciazenie, lecz sztywnieja nieco, gdy pod¬ czas rozciagania sprezyny wzrasta kat pochylenia jej zwoju. Aczkolwiek to sztywnienie jest zazwy¬ czaj nieznaczne i moze byc tolerowane w wagach stosowanych do wielu celów, to jednak niekiedy jest konieczna wieksza dokladnosc liniowego wy¬ dluzania i nalezy starac sie usunac niedogodnosci, powodowane przez wspomniane sztywnienie spre¬ zyn srubowych przy zmianie kata pochylenia ich zwoju na skutek rozciagania.Wynalazek umozliwia usuniecie tych niedogod¬ nosci w ten sposób, ze przez miejscowe odksztal¬ cenie zwojów sprezyny, powodujace zmniejszenie jej rzeczywistej dlugosci, nadaje sie jednej lub kilku czesciom nie rozciagnietej sprezyny pewien z góry okreslony stopien sztucznego, usztywnienia.To sztuczne usztywnienie oraz dlugosc, na jakiej czesci zwojów zostaly odksztalcone, maleja stop¬ niowo w miare rozciagania sprezyny, a równoczes¬ nie kompensowany jest wzrost naturalnej sztyw- 10 15 25 nosci, powodowany stopniowym wzrostem kata pochylenia zwojów sprezyny.Wedlug wynalazku to sztuczne usztywnienie na¬ daje sie nierozciagnietej sprezynie przez umiesz¬ czanie w niej kompensatora. Kompensator ten sklada sie korzystnie z walcowego czlona maja¬ cego srubowe zebro, stykajace sie z sasiednimi zwojami sprezyny wzdluz ich bocznych powierzch¬ ni i wpasowane miedzy te zwoje. Przekrój srubo¬ wego zebra, korzystnie prostokatny, jest niejedna¬ kowy na calej dlugosci zebra: a mianowicie w srodkowej czesci jego boczne powierzchnie maja kat pochylenia wiekszy od normalnego kata po¬ chylenia zwojów sprezyny, gdy nie jest ona roz¬ ciagnieta, a zasadniczo równy katowi pochylenia tych zwojów przy pelnym obciazeniu sprezyny.Boczne powierzchnie srubowego zebra na jego koncach maja kat pochylenia malejacy stopniowo do wielkosci kata pochylenia zwojów sprezyny nie rozciagnietej. Dzieki temu uksztaltowaniu srubo¬ wego zebra dlugosc zwojów sprezyny, na jakiej stykaja sie one z zebrem, maleje stopniowo w miare rozciagania sprezyny pod obciazeniem.Na skutek tego maleje równiez progresywnie do¬ datkowe usztywnienie, kompensujac stopniowy wzrost naturalnej sztywnosci, bedacej wynikiem stopniowego wzrostu kata pochylenia zwojów.Srubowe zebro kompensatora moze stanowic mniej niz jeden calkowity zwój, to znaczy moze tworzyc kat mniejszy od 360°, ale korzystnie jest. 5296852968 gdy tworzy ono kat wiekszy niz 180°. Zebro to jest podtrzymywane przez walcowy trzon central¬ ny, wzglednie element podtrzymujacy, lub tworzy jedna calosc z tym elementem, który pasuje scisle do zezwojusprezyny. 5 Przyklad wykonania kompensatora wedlug wy¬ nalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok perspektywiczny kom¬ pensatora, fig. 2 — widok z boku kompensatora umieszczonego w srubowych zwojach sprezyny 10 pracujacej na rozciaganie, fig. 3 — widok jak na fig, 2, lecz w nieco innym polozeniu, fig. 4 — przekrój poprzeczny sprezyny wzdluz linii IV— —IV, fig. 5 — widok polaczenia czesci kompensa¬ tora z czescia sprezyny pod róznym obciazeniem 15 i w powiekszonej skali, a fig. 6 — wykres krzy¬ wych charakterystycznych sprezyny bez kompen¬ satora i z kompensatorem wedlug wynalazku.Uwidoczniony na rysunku kompensator wedlug wynalazku sklada sie z krótkiego, walcowego trzo- 20 na srodkowego 1, majacego na zewnetrznej po¬ wierzchni sztywne, srubowe zebro 2. Zebro to, stanowiace integralna czesc trzona 1, ma przekrój prostokatny i nie tworzy calego zwoju srubowego, lecz tworzy kat w granicach 180—360°. Jak uwi- 25 doczniono w szczególnosci na fig. 2, 3 i 4, zebro Z umieszczane jest miedzy sasiadujacymi ze soba zwojami 11, 12 1 13 sprezyny 10, przy czym jego górna powierzchnia 4 i dolna powierzchnia 5 sty¬ kaja sie z tymi zwojami, podczas gdy walcowy 30 trzon 1 znajduje sie wewnatrz zezwoju sprezyny 10. Trzy wystepy 3 na powierzchni trzona 1 sa dopasowane scisle do wewnetrznej srednicy sprezyny 10 i sluza do centralnego umieszczania kompensatora. 35 Kompensator wedlug wynalazku umieszcza sie w zezwoju sprezyny przez wkrecenie go z jednego konca, przy czym dla ulatwienia tej czynnosci, na jednym koncu trzona 1 znajduje sie szczelina 6.Zgodnie z wynalazkiem, w srodkowej czesci dlu- 40 gosci spiralnego zebra 2 powierzchnie boczne 4 i 5 maja jednakowy kat pochylenia, wiekszy niz normalny kat pochylenia zwojów sprezyny 10 nie rozciagnietej i który w tym przypadku jest za¬ sadniczo równy katowi pochylenia zwojów spre¬ zyny calkowicie rozciagnietej. Jednakze w strone górnego konca srubowego zebra 2 górna powierz¬ chnia 4 tego zebra ma kat pochylenia progresyw¬ nie malejacy na koncowym odcinku 4a i na kon¬ cu zebra 2 zasadniczo równy katowi pochylenia zwojów sprezyny w stanie nie rozciagnietym. Po¬ dobnie kat pochylenia dolnej powierzchni 5 maleje progresywnie na odcinku 5a w dolnym koncu sru¬ bowego zebra 2, przy czym zarys odcinka 5a jest identyczny z zarysem odcinka 4a, Zmiana kata pochylenia obu powierzchni 4 i 5 jest uwidoczniony wyrazniej na fig. 5, która przed¬ stawia widok dolnego konca srubowego zebra 2, uwidocznionego na fig. 3 w zetknieciu z przyleg¬ lymi zwojami 11 i 12 srubowej sprezyny 10. Na 60 fig. 5 zastosowano skale powiekszona i dla lepszej jasnosci katy te dodatkowo powiekszono. Na fig 5 linia X oznacza kat pochylenia bocznych po¬ wierzchni 4 i 5 w srodkowej czesci srubowego zebra 2, pomiedzy oboma koncami, jak równiez 65 55 kat pochylenia zwoju sprezyny w pelni rozciagnie¬ tej. Linia Y oznacza kat pochylenia dolnej po¬ wierzchni 5 w skrajnym, dolnym koncu oraz nor¬ malny kat pochylenia zwojów sprezyny 10 nie rozciagnietej. Linia Z przedstawia normalny kat pochylenia zwojów sprezyny 10 czesciowo rozciag¬ nietej.Gdy kompensator wedlug wynalazku jest umie¬ szczony w sprezynie nie rozciagnietej, wówczas kat pochylenia czesci zwojów 11, 12 i 13 sprezyny, stykajacych sie z powierzchniami 4 i 5 zebra 2, rosnie do wielkosci kata pochylenia tych po¬ wierzchni 4 i 5. Dzieki temu, czynna dlugosc spre¬ zyny w porównaniu z odpowiednia jej dlugoscia, brana pod uwage przy ustalaniu charakterystyki tej sprezyny pod obciazeniem bez zastosowania kompensatora wedlug wynalazku, ulega zmniej¬ szeniu, a równoczesnie sprezyna ta zostaje w pew¬ nym stopniu sztucznie usztywniona.Pod dzialaniem obciazenia sprezyna jest rozcia¬ gana i jej naturalny kat pochylenia zwojów wzra¬ sta a dlugosc, na jakiej zwoje sprezyny stykaja sie ze srubowym zebrem 2, maleje w odcinkach koncowych 4a i 5a górnej i dolnej powierzchni bocznej zebra, jak to uwidoczniono na fig. 5.Dzieki temu dlugosc biernej czesci oraz sztucznie wprowadzone dodatkowe usztywnienie maleja.W ten sposób wzrost naturalnej sztywnosci, wyste¬ pujacy przy zwiekszaniu sie naturalnego kata po¬ chylenia zwojów sprezyny, jest niwelowany i przy wlasciwym doborze wymiarów mozna uzyskac mniej lub wiecej kompletne wyrównanie tak, ze rozciaganie sie sprezyny w zaleznosci od wielko¬ sci obciazenia jest scisle liniowe.W celu najlepszego dostosowania urzadzenia kompensujacego do danej sprezyny, nalezy poczat¬ kowo zmierzyc odchylenie od zadanej liniowej charakterystyki wydluzania w przypadku sprezy¬ ny bez kompensatora w kilku punktach krzywej, obrazujacej zaleznosc charakterystyki . rozciagania od ciezaru obciazajacego. W kazdym z tych punk¬ tów mozna obliczyc wielkosc, o która nalezaloby zmienic efektywna dlugosc sprezyny w celu usu¬ niecia bledu odchylenia, a znajac równoczesnie na¬ turalny kat pochylenia zwojów dla rozciagania w kazdym punkcie, mozna na podstawie zmiany efektywnej dlugosci, wymaganej w kaznym sta¬ dium, ustalic przyblizony zarys, jaki powinny miec odcinki koncowe 4a i 5a zebra 2. Pracujac we wzmiankowanych wyzej granicach zmian kata pochylenia bocznych powierzchni srubowego zebra 2, przy stykaniu sie zwojów sprezyny z zebrem 2 oraz znajac obwodowa dlugosc zwoju, mozna wy¬ rysowac rozwiniety, dwuwymiarowy zarys zebra, który tez okresla grubosc zebra. Dlugosc srubo¬ wego zebra jest w pewnej mierze wielkoscia do¬ wolna, jednak ogólnie biorac zebro powinno two¬ rzyc kat wiekszy niz 180°, aby zmniejszyc tenden¬ cje do zginania podluznej osi sprezyny w calym zakresie jej dzialania. Korzystnie jest, gdy zebro tworzy kat mniejszy niz 360p.Po wykonaniu próbnego kompensatora o zarysie ustalonym w wyzej opisany sposób, mozna prze¬ prowadzac próbne badania, których wyniki moga wykazac celowosc wprowadzenia niewielkich52968 zmian obliczonego zarysu, a to w celu osiagnie¬ cia wyzszego stopnia kompensacji w zakresie dzialania sprezyny. Wzór wykonany z tymi zmiana¬ mi ustalonymi doswiadczalnie moze byc nastepnie stosowany jako model dla wytwarzania, na przy¬ klad przez odlewanie pod cisnieniem, wiekszych ilosci kompensatorów do podobnych sprezyn.Wykres na fig. 6 przedstawia typowe.. krzywe charakterystyczne sprezyny bez kompensatora (krzywa L) i sprezyny z kompensatorem wedlug wynalazku (krzywa M). Na osi pionowej wykresu jest odkladany blad odchylenia wydluzen od krzy¬ wej teoretycznej, charakteryzujacej stosunek linio¬ wego wydluzenia do obciazenia, a na osi pozio¬ mej procentowe wydluzenie pod wplywem pel¬ nego obciazenia.Blad odchylenia £ w kazdym miejscu obciazo¬ nej sprezyny jest okreslany przez róznice miedzy aktualna dlugoscia sprezyny i dlugoscia teoretycz¬ na, jaka mialaby sprezyna pod danym obciazeniem zgodnie z teoretyczna krzywa charakterystyczna dla stosunku liniowego wydluzenia do obciazenia.Faktyczne dlugosci wieksze od teoretycznej sa oz¬ naczone na wykresie + ve, zas dlugosci mniejsze od teoretycznej sa oznaczone jako — ve.Procentowe wydluzenie d jest okreslone jako aktualne wydluzenie pod danym obciazeniem, wy¬ razone w procentach w stosunku do wydluzenia sprezyny pod pelnym obciazeniem, na jakie spre¬ zyna ta jest projektowana.Krzywa M wykazuje, ze zgodnie z wynalazkiem nie osiaga sie calkowitego wyrównania bledu od¬ chylenia na calym odcinku pracy, to jednak blad ten jest stosunkowo maly i zmienia sie w sposób zasadniczo staly. W zwiazku z tym zastosowanie urzadzenia wedlug wynalazku pozwala na uzyska¬ nie znacznych korzysci w porównaniu ze stosowa¬ niem sprezyn bez kompensatora.W razie potrzeby mozna wzdluz zezwoju spre¬ zyny stosowac w róznych polozeniach wiecej niz jeden kompensator, a takze mozna wykonywac kompensatory z zebrem przerywanym lub z sze¬ regiem wystepów, chwytajacych zwoje, nadajac im zarys konieczny dla uzyskania efektu kompen¬ sacji. 10 15 20 25 30 35 40 PL