Тарельчатая пружина

(54) ТАРЕ (57) Изоб жинных а ханическ устройст клиновид распреде зволяет и скую про ЛЬЧАТАЯ ПРУЖИНАретение м.б, использовано в прумортизаторах, аккумуляторах меой энергии, упругих опор и других вах, Придание сечению пружины ной формы и более равномерного ления в сечении напряжений поовысить ее эластичность, статичечность и энергоемкость, 1 ил,и институ СССР85.СССР84. талостность, прочность пружины, а числом 1,4 - максимальные напряжения сжатия, определяющие ее статическую прочность.Наиболее близкой к предлагаемой конструкции по своей технической сущности является тарельчатая пружина, поперечное сечение которой имеет такую же прямоугольную форму; но с фасками в угловых точках А и С и с радиусными округлениями во всех углах, которые несколько снижают максимальные напряжения сжатия и уменьшают концентрацию напряжений в углах,6 д М Однако эта пружина имеет недостатки, заключающиеся в большой жесткости пружины и низкой удельной (в расчете на единицу объема тела) энергии деформации, возникающие в связи с большой неравномерностью напряжений в поперечном сечении тарелки, Жесткость пружины увеличена еще и тем, что действующие на нее силыы от углов А и С к центру тяжести ного сечения кольца, относительремещения точек их приложения смещен попереч ные пе меньшеЦел стичнос изобре (и роги ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельствоМ 1263936, кл. Р 16 Р 1/32, 1Авторское свидетельствоМ 1201580, кл, Р 16 Р 1/32, 1 Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологическим, энергетическим, транспортным машинам, и может быть использовано при создании пружинных амортизаторов, аккумуляторов механической энергии, упругих опор, средств силового замыкания, в вибраторах, ударниках и т.д,Известна тарельчатая пружина, кольце- видное рабочее тело которой имеет прямоугольное сечение, Размеры пружины (толщина кольца, внутренний диаметр, конусность) оптимизированы, что позволяет повысить удельную энергию деформации по сравнению со стандартной серией пружин на 5 - 8%.Однако технические характеристики указанной пружины остаются ограниченными: малы прогиб и удельная энергия деформации, велик коэффициент жесткости, понижена прочность при статических нагрузках, что связано с резкой неравномерностью напряжений в теле пружины; в угловых точках прямоугольного сечения (см. фиг,) они соотносятся в среднем как числа 1,4;1:0,14:0,44 (единицей представлен ы максимальные напряжения, определяющие усния - увеличение эла) пружины, ее статической прочности и энергоемкости при ограниченных размерах.На чертеже изображена тарельчатая пружина, общий вид.Пружина имеет форму конусообразного кольца с радиальным сечением, сужающимся от периферии к оси, максимальная толщина и на максимальном пружинном диаметре Р переходит в толщину й 1 на внутреннем диаметре б.Пружина работает следующим образом,Под действием сил Р, распределенных по внутреннему контуру пружины сверху, и сил О, распределенных по ее внешнему контуру снизу, пружина изменяет форму так, что линия ВС приближается к горизонтали. Максимальный прогиб пружины=(Р-с)у/г,где у - угловой поворот сечения кольца.Особенности деформации клиновидного сечения пружины в сравнении с прямоугольным состоят в следующем,Напряжения в любой точке сечения на линии АВ, например, определяются относительными удлинениями кольцевых волокон пружин, проходящими через эти точкиод= Е ед;ов= Е яв,где Е - модуль продольной упругости материала;е - относительные уудлинения,Но относительные удлинения определяются двумя факторами: поворотом точки М на продольной оси сечения относительно центра изгиба О и поворотом линии АВ относительно точки М,д = = - (1 ом (соз р - соз а) +Ьгд 2гд 3где а - начальный угол наклона осевой линии КМ сечения к горизонтали;р- произвольный последующий угол наклона этой линии к горизонтали.Обычно второе слагаемое в формуле в несколько раз больше первого. При максимальной деформации пружины с прямоугольным сечением имеюта = у; р = О; п 1 - . - и,для пружины с клиновидным сечением а =у - Р/2; р = - Р/2; п 1(пОчевидно, что чем меньше угол р, тем 5 меньше первое слагаемое в формуле, а чемменьше толщина п 1, тем меньше второе слагаемое,Аналогично получают формулу для вычисления напряжений растяжения в точке В.10ов = - ( - 1 ом (сов р - сов а ) +2б15 + 2 (а - Р Е.Здесь основной выигрыш получают также за счет второго слагаемого, Следовательно, при постоянном и с увеличением угла ф 20 резко снижаются напряжения в точках А иВ, и можно увеличить угол у деформации,Расчеты показывают, что напряженияизгиба на поверхности тела пружины при увеличении ф от нуля до значения 1/В 25 плавно выравниваются, удельная энергиядеформации и прогиб увеличиваются, жесткость снижается. При значенияхф ( 0,71/В напряжения сжатия в точке А пружины превосходят соответствующие напряжения 30 стандартной пружины и угол у необходимоуменьшить. Поэтому рекомендуется(0.7.,.1)ЬИЛевый предел обеспечивает повышенную энергию пружины при пониженной статической прочности од= 1,4 ов , правыйпредел - высокую статическую прочностьад =овпри несколько сниженной общей40 энергии, Преимущество по углу у сохраняется.Более равномерное распределение напряжений в теле пружины позволяет в полтора раза поднять среднюю удельнуюэнергию ее деформации, уменьшить размеры и расход материала. Снижение напряжений сжатия в районе точки А позволяетизбежать здесь пластических деформаций,возникающих при длительных статическихнагрузках,Формула изобретенияТарельчатая пружина, имеющая формуконусообразного кольца, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения эластичности, прочности и энергоемкости, конусообразное кольцо в радиальном сечениипредставляет собой клин с вершиной, расположенной со стороны меньшего основаЗаказ 1654 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 ния, и углом упри вершине, выбранным изсоотношенияф= (0,71)Ь В,где В - радиус большего основания конусообразного кольца;и - максимальная толщина поперечного сечения конусообразного кольца.