ВИНТОВАЯ ПРУЖИНА РАСТЯЖЕНИЯ-СЖАТИЯ ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
SCREW TENSION-COMPRESSION SPRING FOR RESONANT MECHANICAL VIBRATION SYSTEMS

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях хозяйственной деятельности.
Известно применение винтовых цилиндрических витых пружин сжатия в конструкциях электромагнитных вибровозбудителей (стр.12-13 в книге: И.И.Быховский. Новые однотактные электромагнитные вибровозбудители. Изд. ЦНИИинформации и технико-эконом. иссл. по строит., дорожному и коммунальному машиностроению. М., 1972). Недостатки витых пружин: высокий уровень шума, возникающего от соударения концевых витков, а также значительное рассеяние энергии при резонансных колебаниях, что обусловлено микросдвигами торцовых частей пружин относительно опорных плоскостей и соударением концевых витков.
Известна прорезная винтовая цилиндрическая пружина растяжения-сжатия, которая свободна от указанных недостатков и применена в известной конструкции электромагнитного вибровозбудителя (стр.13 в книге: И.И.Быховский. Новые однотактные электромагнитные вибровозбудители. Изд. ЦНИИинформации и технико-эконом. иссл. по строит., дорожному и коммунальному машиностроению. М., 1972).
Недостатком прорезной винтовой цилиндрической пружины растяжения-сжатия является недостаточная технологичность конструкции пружины, что требует выполнения трудоемкой операции по фрезерованию сквозного винтового паза в толстостенной трубчатой заготовке, а также требует применения при изготовлении пружины сложного приспособления для фрезерования винтового паза. Эти недостатки настолько существенны, что указанные прорезные винтовые пружины растяжения-сжатия не получили практического применения в вибрационной технике.
В качестве прототипа выбрана винтовая пружина растяжения-сжатия для резонансных механических колебательных систем (см. патент РФ на изобретение №2380174 автора данной заявки). Формула изобретения по указанному патенту: винтовая пружина растяжения-сжатия для резонансных механических колебательных систем, торцы которой выполнены с возможностью механического присоединения к ним деталей колебательной системы, при этом пружина выполнена витой, к ее торцам приварены присоединительные фланцы, на каждом из которых выполнено углубление, исключающее соприкосновение крайних рабочих витков пружины с фланцами при работе пружины, при этом крайние витки подогнуты и срезаны так, что при сжатии пружины с фланцами под максимальной нагрузкой витки пружины не соприкасаются, причем пружина может иметь как цилиндрическую, так и фасонную форму.
Недостатком прототипа является недостаточная технологичность конструкции пружины с приваренными присоединительными фланцами, заключающаяся в том, что сварка пружинной стали требует предварительного нагрева деталей до высокой температуры. Это существенно усложняет в условиях промышленного производства процесс сварки присоединительных фланцев с пружиной.
Задачей изобретения является повышение технологичности конструкции винтовой пружины растяжения-сжатия для резонансных механических колебательных систем до приемлемой для машиностроительного производства.
Решение задачи достигается тем, что винтовая пружина растяжения-сжатия для резонансных механических колебательных систем, торцы которой выполнены с возможностью механического присоединения к ним деталей колебательной системы, пружина выполнена витой, к ее торцам прикреплены присоединительные фланцы, на каждом из которых выполнено углубление, исключающее соприкосновение крайних рабочих витков пружины с фланцами при работе пружины, при этом крайние витки подогнуты и срезаны так, что при сжатии пружины с фланцами под максимальной нагрузкой витки пружины не соприкасаются, пружина может иметь как цилиндрическую, так и фасонную форму, при этом в крайних витках пружины на плоских поверхностях их соприкосновения с присоединительными фланцами выполнены резьбовые отверстия, с помощью которых присоединительные фланцы, имеющие отверстия напротив резьбовых отверстий, прикреплены к крайним виткам пружины винтами, причем каждый присоединительный фланец прикреплен к крайнему витку пружины не менее чем двумя винтами.
В качестве присоединительных фланцев могут быть использованы детали резонансной механической колебательной системы, например реактивная масса и деталь корпуса вибрационного устройства, в котором установлена пружина.
Применение предложенной совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат: предложена конструкция винтовой пружины растяжения-сжатия для резонансных механических колебательных систем на основе винтовой витой пружины, изготавливаемой по широко применяемой технологии способом навивки на оправку прутка в горячем состоянии. В дополнение к этой технологии производятся дополнительные простые технологические операции: отпуск стандартной пружины, отрезание части длины крайних ее витков, сверление отверстий на плоской поверхности крайних витков, нарезание резьбы в этих отверстиях, закалка и отпуск пружины на пружинные свойства. Наличие резьбовых отверстий на крайних витках пружины позволяет прикреплять к ним присоединительные фланцы с помощью винтов.
Анализ уровня техники в области машиностроения и вибрационной техники показал, что предложенная совокупность существенных признаков является новой, явным образом не следует из уровня техники и таким образом предлагаемое изобретение является новым и имеет изобретательский уровень.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана конструкция винтовой пружины растяжения-сжатия для резонансных механических колебательных систем. Винтовая пружина растяжения-сжатия для резонансных механических колебательных систем включает собственно винтовую витую пружину 1, на плоских поверхностях 2 торцев которой выполнены резьбовые отверстия 3. Присоединительные фланцы 4 прикреплены к крайним виткам пружины винтами 5, которые ввинчены в резьбовые отверстия 3. Под винтами 5 установлены стопорные пластины или шайбы 6. Присоединительные фланцы имеют отверстия 8 для механического соединения с деталями резонансной колебательной системы. На каждом фланце имеется углубление 7, исключающее соприкосновение крайних рабочих витков пружины с фланцами при работе пружины.
В качестве присоединительных фланцев могут быть использованы детали резонансной механической колебательной системы, например реактивная масса и деталь вибрационного устройства, в котором установлена пружина.
Винтовая пружина растяжения-сжатия для резонансных механических колебательных систем работает следующим образом. К присоединительным фланцам 4 прикрепляются с помощью винтов детали резонансной механической колебательной системы. Эти детали совершают колебания вдоль оси пружины 1. Благодаря тому, что присоединительные фланцы 4 жестко присоединены винтами 5 к крайним виткам пружины 1, она выполняет функции как пружины сжатия, так и пружины растяжения. При этом пружина работает бесшумно и с минимальными потерями энергии, сохраняет стабильность частоты собственных колебаний. Каждый из присоединительных фланцев прикреплен к крайнему витку пружины не менее чем двумя винтами. Это необходимо для предотвращения проворачивания присоединительных фланцев относительно самой пружины и обеспечения жесткого без зазоров соединения присоединительных фланцев с крайними витками пружины.
В данной винтовой пружине растяжения-сжатия для резонансных механических колебательных систем решена задача изобретения - достигнута приемлемая для машиностроительного производства технологичность конструкции. Эта задача решена за счет того, что на плоских поверхностях крайних витков пружины выполнены резьбовые отверстия, с помощью которых присоединительные фланцы прикреплены к крайним виткам пружины винтами, которые ввинчены в резьбовые отверстия. Причем доработка винтовой витой пружины, изготавливаемой по общепринятой в машиностроении технологии способом горячей навивки, осуществляется путем выполнения дополнительных простых технологических операций - отпуск пружины, дополнительная механическая обработка (отрезание части длины крайних витков, сверление отверстий на плоских поверхностях крайних витков, нарезание резьбы в этих отверстиях), закалка и отпуск пружины на получение пружинных свойств.
Как видно из изложенного выше, возможность практического осуществления предложенного изобретения не вызывает сомнений. Таким образом, предложенное изобретение промышленно применимо.