ПРУЖИННОЕ УСТРОЙСТВО НАГРУЖЕНИЯ
SPRING LOADING DEVICE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве компактного пружинного устройства сжатия, имеющего требуемое соотношение рабочего хода и нагрузки.
В машиностроении нашли наиболее широкое применение спиральные пружины, навиваемые из проволоки, чаще всего круглого сечения. Зачастую для достижения требуемых хода и силы используют не одну пружину, а размещенные в тех же габаритах концентрично или параллельно несколько пружин. Концентричная многопружинная система обладает большей податливостью и нагрузочной способностью по сравнению с одной пружиной при тех же ходе и радиальных габаритах. Особенностью параллельной многопружинной системы является повышенная нагрузочная способность при повышенной жесткости. Кроме того, многопружинные системы такого вида обеспечивают более равномерное приложение нагрузки по периферии нагруженных деталей (см. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. Под ред. П.Н. Учаева. - 3-е изд., исправл. - М.: Машиностроение, 1988, стр. 505-508).
Наиболее близким по набору существенных признаков является техническое решение по патенту РФ №2378544, F16F 3/04, 2008 г., которое и было принято авторами за ближайший аналог.
Данное техническое решение представляет собой пружинное устройство, которое 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.
К недостаткам данного устройства следует отнести то, что оно дает возможность создавать перемещение штока и нагрузку только в одном направлении, а также невозможность регулирования создаваемого усилия.
Целью предлагаемого технического решения является создание компактного и жесткого в требуемом диапазоне устройства нагружения с возможностью регулировки хода и жесткости, способного создавать перемещение и усилие в двух направлениях.
Указанная цель достигается тем, что пружинное устройство нагружения содержит направляющую, закрепленную от продольного перемещения на несущей конструкции, и снабжено опорными элементами, которые выполнены в виде верхней и нижней втулок, между которыми расположены подвижные верхний и нижний стаканы, и пружины. Верхняя и нижняя втулки развернуты на 90° относительно друг друга и содержат по две симметрично расположенные оси и по одному перпендикулярно расположенному к осям глухому продольному пазу. В направляющей выполнены перпендикулярно расположенные друг к другу продольные пазы, в которые входят оси для фиксации втулки от поворота, и отверстие вдоль своей оси, в котором установлен с возможностью продольного перемещения шток с продольным пазом и двумя штифтами. Один штифт расположен в пазах нижней части штока, направляющей и нижней втулки, а другой жестко закреплен в центральной части штока перпендикулярно первому штифту и расположен в пазах направляющей и верхней втулки. В каждом стакане выполнен ряд глухих отверстий, равномерно расположенных по окружности, в которых установлены пружины, при этом продольные пазы направляющей и штока имеют длину не менее длины хода штока.
На фиг. 1-6 представлена конструкция предлагаемого изобретения. Состав пружинного устройства нагружения:
1 - направляющая;
2 - несущая конструкция;
3 - верхняя втулка;
4 - нижняя втулка;
5 - верхний стакан;
6 - нижний стакан;
7 - пружина;
8 - ось;
9 - паз;
10 - паз;
11 - паз;
12 - шток;
13 - штифт;
14 - штифт.
Устройство работает следующим образом. Смещение штока вниз 12 через штифт 14, верхнюю втулку 3 и верхний стакан 5 деформирует пружины 7. При этом нижний стакан 6 упирается в нижнюю втулку 4, фиксируемую относительно направляющей 1 в одном направлении при помощи осей 8. Таким образом, возникает усилие со стороны пружин 7, препятствующее смещению штока 12. Аналогично при смещении штока 12 вверх смещаются нижняя втулка 4 и нижний стакан 6, при этом верхний стакан 5 упирается в верхнюю втулку 3, фиксируемую от перемещения в том же направлении, что и шток 12, осями 8. Соответственно, пружины 7 деформируются и создают силу, препятствующую смещению штока 12 вверх.
Существует возможность регулировки требуемого усилия и хода устройства за счет изменения количества пружин 7 и изменения степени их поджатия за счет введения дополнительных втулок между верхним 5 и нижним 6 стаканами и соответствующими верхней 3 и нижней 4 втулками.
Предложенное техническое решение позволяет создать компактное и жесткое в требуемом диапазоне устройство нагружения с возможностью регулировки хода и жесткости, способное создавать перемещение и усилие в двух направлениях.