SU1716212A1 - Кругла пластинчата пружина - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машинострое- нию, в частности к гидравлическим устройствам . Цель изобретени  - повышение эластичности . Под действием сил, приложенных снизу к концам лепестков, и сил, распределенных по окружности отверсти  и действующих сверху, пружина прогибаетс , переход  из одного воронкообразного состо ни  в другое, в том числе в плоское состо ние. При этсм стержни, остава сь практически пр молинейными, скручиваютс , а св зки подвергаютс  изгибу, в результате чего напр жени  в сечени х лепестков распредел ютс  равномерно, обеспечива  повышение удельной энергии деформации пружины. 2 ил..

Description

Изобретение относитс  к машиностроению различных отраслей промышленности, в частности к гидравлическим энергетическим устройствам (насосам, двигател м вибраторам, ударникам), и может быть использовано при создании пружинных аккумул торов , торцовых уплотнений, клапанов и т. д.

Известна тарельчата  пружина дл  сцеплений автомобилей, представл юща  собой плоский диск в виде сплошного внешнего кольца с отход щими от него к центру упругими  зычками, прогибающимис  в осе вом (по отношению к диску) направлении.

Однако этой пружине присущи недостатки , заключающиес  в малой удельной энергии деформации на единицу объема тела пружины и малых прогибах  зычков при относительно большом диаметре диска в св зи с тем, что материал пружины в ее отдельных элементах нагружен весьма неравномерно .

Наиболее близка к предлагаемой тарельчата  пружина, представл юща  собой сплошное центральное кольцо с отход щими от него в радиальном направлении лепестками , при этом лепестки утоньшаютс  к периферии и отогнуты поочередно в разные стороны по дугам.

Однако и эта конструкци  имеет недостатки , заключающиес  в том, что при любой заданной энергии деформации диаметр пружины получаетс  большим, а осевые деформации малыми, так как сплошное кольцо в центральной части пружины по необходимости выполн етс  прочным и жестким (в противном случае оно разрушитс  в результате резкой концентрации напр жений в проемах между лепестками), а сами лепестки даже в услови х равнопрочного изгиба не могут дать значительных деформаций при небольшой длине. Это объ сн етс  тем. что элементы каждого лепестка, наход щиес  у его основани  (вблизи центрального кольца ), дают малые угловые деформации, так

(Л

с

XJ

ND

Д

ГчЭ

как они здесь сильно нагружены изгибающими моментами и утолщены, а элементы лепестков, приближающиес  к наружному краю пружины и имеющие сравнительно большие угловые деформации, формирует прогиб малой крнсольностью. Нагл дно это иллюстрируетс  интегралом, определ ющим величину прогиба f

f. lf Ми х dx

Т Jрт-

О tlx

где I-длина лепестка;

х - рассто ние от наружной кромки лепестка до рассматриваемого сло  толщиной dx;

Mu - изгибающий момент и момент инерции сечени  в указанном элементар ном слое;

Е - модуль упругости материала пружины при раст жении.

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

Yx Wx.Sx/2.

Отношение Mu/Wx есть напр жени  изгиба аи (пусть максимально допустимые) там же. Тогда выше приведенный интеграл преобразуетс  к виду

; I

2еги fxdx .

f-Ё-%

о

Так как при возрастании значений х растет и Sx, интеграл не может дать больших значений f, иными словами редукци  угловых деформаций в линейные перемещени  слаба .

Цель изобретени -многократное повышение эластичности круглых пластинчатых пружин при уменьшений их габаритов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в круглой пластинчатой пружине, имеющей центральное отверстие и лепестки,1 эти лепестки выполнены пр моугольной формы и имеют посередине продольные прорези, выход щие в центральное отверстие

Каждый лзпесток пружины следовательно образован двум  параллельными, соединенными между собой на конце лепестка стержн ми, которые работают преиму- щ.ественно на кручение. Количество лепестков принципиально не ограничиваетс . Пружина в целом представл ет собой состо щий 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 пр молинейных торсионных элементов 1 (ABCD) и 2 (FEDG), попарно образующих звездообразную систему лепестков. Пр молинейные стержни 1 (ВС)и2(ЕО)

соединены между собой окружными св зками 3 (CD) и 4 (EF). Пружина работает следующим образом. Под действием сил Q, действующих на 0 концы лепестков снизу, и сил Р, распреде- ленных по окружности отверсти  и действующих сверху, пружина прогибаетс , переход  из одного воронкообразного состо ни  в другое, в том числе плоское состо- 5  ние. При этом стержни 1 и 2, остава сь практически пр молинейными, скручиваютс , а св зки 3 и 4 подвергаютс  изгибу, хот  ввиду малой прот женности они остаютс  Практически плоскими, измен етс  только 0 их взаимное расположение.

Крут щий момент в стержн х 1 и 2 практически равен изгибающему моменту в св зках 3. В рассматриваемом четырехлепе- стковом варианте пружины Mk Muш Q R. 5 Дл  пружины в обобщенном многолепестковом ее варианте энерги  и силовые параметры определ ютс  по формулам 0 mrl/ifЈbG);

y BKSinV;

Mk roab2; в n/2;

P 2TT/f, где 0-угол закручивани  стержн ;

- коэффициенты, определ ющие напр жени  и деформации в стержне с пр моугольным поперечным сечением;

a, b - длины сторон указанного пр моугольника;

I- расчетна  длина стержн ;

G - модуль сдвига материала пружины; т- максимальные напр жени  кручени ;

у- изменение угла наклона оси стержн  к радиальной пр мой при деформации пружины;

1/J-половина центрального угла между лепестками;

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

Ми - крут щий момент в стержне;

П - потенциальна  энерги  пружины;

п - количество стержней;

Р - осева  сила пружины.

5

0

Таким образом, поставленна  цель создани  круглой пластинчатой пружины ма лой жесткости достигаетс  за счет использовани  принципа соединени  в плоский звездообразный контур системы работающих на кручение стержней (торсио- нов).

Предложение позвол ет широко использовать новую конструкцию вместо обычных стандартных тарельчатых пружин в тех случа х, когда их податливость оказываетс  недостаточной и приходитс  набирать целые пакеты, а также при создании податливых диафрагм гидравлических устройств . /- . л ; ..- ,;. ;;;

Claims (1)

1. Формула изобретени  Кругла  пластинчата  пружина, имеюща  центральное отверстие и лепестки, о т- л и чаю щ а   с   тем, что, с целью повышени  эластичности, лепестки выполнены пр моугольной формы и имеют продольные прорези, вход щие в центральное отверстие .

   :1

   tt

   4 /

   ФиВ.1

   а

   Фиг.2