Опора постоянного усилия
CONSTANT FORCE SUPPORT

Изобретение относится к области техники, где применяются пружинные опоры постоянного усилия для опирания подвижных элементов с передачей усилия на несущие конструкции. Основная область применения - опирание участков трубопроводов, испытывающих видимые перемещения и требующих постоянного поддерживающего усилия по всему пути перемещения трубопровода.
Известны конструкции опор постоянного усилия фирмы LISEGA типов 11-14 [1], в которых шток, с элементами для крепления трубопроводов, опирается на осевую пружину, разница между усилием пружины и постоянным усилием компенсируется вспомогательными пружинами, расположенными по обе стороны основной пружины, оси которых перпендикулярны линии действия постоянного усилия, путем передачи усилия вспомогательных пружин через кулачки на шток. Недостатком указанной конструкции является большой габарит опоры в направлении, перпендикулярном перемещению штока, а также неравномерность постоянного усилия из-за наличия нескольких пружин, за счет разности характеристик этих пружин.
В качестве прототипа принята опора постоянного усилия фирмы LISEGA типа 19 [1] (патент 2434174), содержащая корпус, в котором грузонесущая часть взаимодействует с криволинейным профилем кулачков через систему вращающихся элементов, расположенных на грузонесущей части; кулачки, попарно размещенные по обе стороны от грузонесущей части, имеют шарнирное закрепление и передают усилие с грузонесущей части на горизонтально расположенные пружины через наклонные пазы в кулачках. Недостатком указанной конструкции является большой габарит опоры в направлении, перпендикулярном перемещению штока, неравномерность постоянного усилия из-за наличия нескольких пружин, а также сложность настройки и калибровки усилия пружин на месте монтажа опоры.
Задачей данного изобретения является уменьшение габаритов и упрощение настройки и калибровки усилия пружин на месте монтажа.
Устранение недостатков обеспечивается тем, что в опоре постоянного усилия, содержащей корпус, элемент жесткости, закрепленный в корпусе опоры постоянного усилия, поворотные кулачки и грузонесущую часть, отличающейся тем, что элемент жесткости выполнен в виде одной пружины, воспринимающей только вертикальную нагрузку, и одним концом закрепленный на опорной плите во внутренней полости корпуса опоры постоянного усилия, на втором конце пружины размещается центрирующая деталь с двумя симметрично расположенными пальцами, на которых размещаются вращающиеся элементы и взаимодействуют с криволинейным профилем кулачков, при этом ось вращения поворотных кулачков располагаются в вертикальных пазах корпуса и фиксируется тягой с резьбовым отверстием, образующую винтовую пару с регулировочным винтом, головка которого размещена на наружной поверхности корпуса и имеющим вращательную степень свободы вокруг собственной оси; на кулачках выполняется выступ, размещенный в наклонных пазах профилированной П-образной пластины грузонесущей части, причем пазы расположены зеркально относительно плоскости симметрии профилированной П-образной пластины, плоскость симметрии перпендикулярна боковым элементам П-образной пластины и проходит через линию действия нагрузки на пружину; боковые элементы П-образной пластины размещены в пазах верхней части корпуса, при этом в горизонтальной части П-образной пластины выполняется отверстие с внутренней резьбой в котором размещается труба с внешней самотормозящей резьбой по всей длине, на верхнем конце трубы располагается круглая опорная пята, на нижней поверхности которой располагается круглый паз для соединения с трубой; на внешней стороне боковых элементов П-образной пластины выполняется выступ для установки фиксатора.
Конструкция опоры постоянного усилия показана на рисунке 1, на котором определены основные элементы устройства.
На рисунке 2 показан изометрический вид опоры постоянного усилия, на котором видно пространственное расположение элементов опоры.
Элемент жесткости выполнен в виде одной пружины (1), воспринимающей только вертикальную нагрузку, и одним концом закрепленный на опорной плите (2) во внутренней полости корпуса (3) опоры постоянного усилия, на втором конце пружины размещается центрирующая деталь (4) с двумя симметрично расположенными пальцами (5), на которых размещаются ролики (6) и взаимодействуют с криволинейным профилем кулачков (7), при этом ось (8) кулачков располагаются в вертикальных пазах корпуса (3) и фиксируется тягой (9) с резьбовым отверстием, образующую винтовую пару с регулировочным винтом (10), головка которого размещена на наружной поверхности корпуса (3) и имеющим вращательную степень свободы вокруг собственной оси за счет фиксатора (11); на кулачках (7) выполняется выступ, размещенный в наклонных пазах профилированной П-образной пластины (12) грузонесущей части, причем пазы расположены зеркально относительно плоскости симметрии профилированной П-образной пластины (12), плоскость симметрии перпендикулярна боковым элементам П-образной пластины (12) и проходит через линию действия нагрузки на пружину (1); боковые элементы П-образной пластины размещены в пазах верхней части корпуса (3), при этом в горизонтальной части П-образной пластины (12) выполняется отверстие с внутренней резьбой, в котором размещается труба (13) с внешней самотормозящей резьбой по всей длине, на верхнем конце трубы (13) располагается круглая опорная пята (14), на нижней поверхности которой располагается кольцевая расточка для соединения с трубой (13); на внешней стороне боковых элементов П-образной пластины (12) выполняется выступ для установки фиксатора положения.
Опора постоянного усилия работает следующим образом.
Участок трубопровода опирается на грузонесущую часть, состоящую из П-образной пластины (12), трубы с внешней резьбой (13) и опорной пяты (14). Усилие от трубопровода передается на вращающиеся кулачки (7) при помощи пазов в П-образной пластине (12) и пропущенных сквозь них выступы кулачков (7). Кулачки (7), зафиксированные шарнирно при помощи оси (8), передают усилие на пружину (1) через ролики (6), расположенные на центрующей детали (4). При изменении положения трубопровода или нагрузки от его опирания происходит вертикальное смещение грузонесущей части, что в свою очередь приводит к повороту кулачков (7) вокруг оси (8). Поворот кулачка (7) сопровождается изменением точки контакта с роликом (6) и вертикальным смещением центрующей детали (4), что приводит к изменению длины пружины (1) и соответствующему изменению ее усилия. Постоянное усилие на грузонесущей части обеспечивается за счет того, что передача усилия пружины (1) осуществляется через ролик (6) по криволинейной поверхности кулачка (7), таким образом, каждому положению грузонесущей части, в рабочем диапазоне, соответствует одно положение кулачка (7) при котором обеспечивается условие равновесия сил. Регулировка величины постоянного усилия опоры выполняется за счет смещения поворотных кулачков (7) по вертикальной оси относительно неподвижного корпуса (3) с помощью винтовой пары (9) (10). Поворот винта (10) приводит к смещению кулачка (7) и центрирующей детали (4) с изменение длины пружины, без изменения точки контакта кулачка (7) и ролика (6) относительно оси (8). Фиксация грузонесущей части относительно корпуса (3) осуществляется за счет выступа на П-образной пластине (12), выходящей за пределы корпуса (3), который связывается с корпусом установкой дополнительного устройства. Таким устройством может выступать горизонтальная планка, с центрально расположенным отверстием под выступ на П-образной пластине (12), которая жестко закрепляется на корпусе (3). Также, допускается установка регулировочного устройства, позволяющего производить корректировку положения грузонесущей части относительно корпуса (3). Труба с резьбой (13) предназначена для регулировки высоты опоры, вращение которой приводит к вертикальному смещению опорной пяты (14) относительно П-образной пластины (12).
Сравнение подвески-прототипа и заявляемого устройства, показывает, что изменение количества, а также расположения элементов жесткости, обеспечивает заявляемому устройству уменьшение габаритного размера в направлении, перпендикулярном перемещению штока. Также видно, что расположение головки винтов, регулирующих нагрузку, за пределами корпуса облегчает доступ к ним.
Библиография
1. Каталог фирмы LISEGA «Стандартные опоры 2020», Выпуск Ноябрь 2017