Пружина волнистая кольцевая

ПРУЖИНА ВОЛНИСТАЯ КОЛЬЦЕВАЯ
Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к конструкциям пружин, предназначенным для использования в качестве упругих звеньев машин и механизмов.
Известна кольцевая пружина, содержашая упругое кольцо с выступами, попарно и диаметрально расположенными на противолежащих поверхностях со смешением их по углу, причем ширина кольца равна 1/8 его диаметра, пружина снабжена кольцевым элементом, жестко соединенным с выступами одной из сторон упругого кольца, и дополнительным упругим кольцом, аналогичным основному, выступы колец обращены друг к другу и жестко соединены между собой, ширина дополнительного упругого кольца равна ширине основного (авторское свидетельство СССР № 1208368, МПК F 16
F 1/34, опубл. 30.01.86г.).
Основными недостатками указанной пружины является сложная технология ее изготовления. Упругое кольцо такой пружины может быть изготовлено либо фрезерованием, либо объемной штамповкой, при этом не может быть изготовлено тонкостенное кольцо для обеспечения его хорошей упругости, поэтому оно может использоваться только в классе жестких пружин с небольшим рабочим ходом.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является волнистая пружина, содержашая элементы пружины, включаюш 1е два одинаковых кольца, каждое из которых выполнено из трех волн, при этом элементы пружины соединены между собой точечной сваркой (Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник под общей редакцией А.И.Голубева и Л.А.Кондакова. М.: Машиностроение. 1986г., стр. 309, рис. 9.21).
Основным недостатком указанной волнистой пружины является ее низкая надежность, низкая упругость, т.е. большая жесткость. Точечная сварка вынужденно выполняется в наиболее опасном сечении, поэтому в месте сварки кольцо разрушается, что приводит к уменьшению надежности пружины.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение прочности, надежности и упругости пружины волнистой кольцевой, а также уменьшение ее осевых габаритов.
Поставленная задача решается тем, что в пружине волнистой кольцевой, состоящей из элементов пружины, содержащих упругое кольцо, согласно полезной модели, упругое кольцо выполнено в виде двух одинаковых сопряженных между собой волн, высота каждой из которых «h соответствует полному ходу пружины, толщина
2003115264
Aiiiniiipiiii
I iilM иШ111«и  2 6
° °  JVlllK F 16 F 1/34 ч ч упругого кольца равна «ff, ширина равна «в, а величина осевого габарита унругого кольца равна «h + &, кроме того, упругое кольцо снабжено элементами крепления, необходимыми для фиксации пружины, расположенными в местах сгиба упругого кольца. Элементами крепления упругого кольца пружины волнистой кольцевой могут быть отверстия, выполненные в местах сгиба упругого кольца элементов пружины, которая дополнительно может быть снабжена плоским кольцом, а также может содержать последовательно чередующиеся элементы пружины, упругие кольца которых и дополнительные плоские кольца расположены вдоль оси перемещения пружины. Элементами крепления упругого кольца могут быть или наружные и внутренние выступы-поводки, радиально направленные и расположенные в плоскости упругого кольца, в местах его сгиба, или только наружные выступы-поводки, или только внутренние выступы-поводки, при этом на выступах-поводках упругого кольца могут быть выполнены отверстия. Пружина волнистая кольцевая может состоять из двух и более элементов пружины, объединенных в пакеты и жестко соединенных между собой, и расположенных последовательно вдоль оси перемещения пружины, при этом упругие кольца элементов пружины в пакетах расположены в противофазе относительно друг друга. Пружина волнистая кольцевая может быть дополнительно снабжена наружными или внутренними направляющими, расположенными в местах выступов-поводков упругого кольца, при этом внутренние направляющие расположены вдоль оси перемещения пружины, или неподвижными и подвижными опорами, расположенными также в местах выступов-поводков упругого кольца, при этом подвижные опоры расположены с возможностью перемещения параллельно оси перемещения пружины В наружных и внутренних направляющих и в неподвижных и подвижных опорах выполнены продольные пазы П-образного сечения, при этом максимальный ход пружины волнистой кольцевой по подвижным опорам равен максимальному рабочему ходу пружины равному «2h. Пружина волнистая кольцевая может состоять также из двух и более пакетов, упругие кольца в которых собраны, например, с совпадением фаз, а пакеты собраны, например, в противофазе относительно друг друга и расположены вдоль оси перемещения пружины, которая может быть дополнительно снабжена неподвижньми направляющими, расположенными параллельно оси перемещения пружины.
Заявляемая пружина волнистая кольцевая иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 изображена пружина волнистая кольцевая: а) вид спереди, б) вид сбоку, в) вид сверху; на фиг. 2 - вид спереди пружины с дополнительными кольцами; на фиг. 3 - вид сбоку пружины с отверстиями, расположенными в местах сгиба пружины по осям 4а и 5а; на фиг. 4 - пружина с наружными и внутренними выступами-поводками: а) вид спереди, б) вид сбоку; на фиг. 5 - вид сбоку пружины: а) с наружными выступамиповодками и б) с внутренними выступами-поводками; на фиг. 6 - вид сбоку пружины с отверстиями в выступах-поводках: а) с наружными выступами-поводками и б) с внутренними выступами-поводками; на фиг. 7 - две пружины, жестко соединенные между собой на внешних выступах-поводках: а) вид спереди, б) вид сбоку; на фиг. 8 - пружина с выступами-поводками и с внутренними и внешними направляющими: а) вид спереди в разрезе, б) вид сбоку; на фиг. 9 - пружина с наружными выступами-поводками, с неподвижными и с подвижными опорами: а) вид спереди в разрезе, б) вид сбоку; на фиг. 10 - пружина волнистая кольцевая, состоящая из нескольких пакетов, упругие кольца в которых собраны с совпадением фаз, а пакеты собраны в противофазе относительно друг друга.
На чертежах введены следующие обозначения: 1 упругое кольцо пружины волнистой кольцевой, 2 и 3 сопряженные волны упругого кольца 1,4 и 5 места сгиба упругого кольца 1 (фиг. 1), 4а и 5а оси упругого кольца 1 в местах его сгиба, 6 дополнительные плоские кольца, 7 ось перемещения пружины (фиг. 2), 8 отверстия в кольце 1 (фиг. 3), 9 и 10 соответственно наружные и внутренние выступы-поводки в кольце 1 (фиг. 4), 11 отверстия в выступах 9 и 10 (фиг. 5, 6), 12 и 13 места жесткого соединения упругих колец 1 элементов пружины в местах сгиба 4 и 5 кольца 1 (фиг. 1,7), 14 и 15 соответственно наружные и внутренние направляющие упругого кольца элементов пружины, 16 пазы в наружных и внутренних направляющих 14 и 15 (фиг. 8), 17 неподвижная и 18 подвижная опоры упругих колец 1, 19 П-образные пазы в опорах (фиг. 9), пружина волнистая кольцевая, состоящая из нескольких элементов пружин с упругими кольцами 1 объединенными в пакеты 20 и с наружными направляющими 14 (фиг. 10).
Рассмотрим работу заявляемой пружины волнистой кольцевой.
Исходный осевой габарит упругого кольца 1 элемента пружины равен «h +5. Рабочее усилие прилагают вдоль оси 7 пружины к вершинам двух волн 2 и 3 упругого кольца 1 по осям сгиба 4 и 5, по мере возрастания указанного рабочего усилия, ход свободного конца пружины изменяется от величины «h до О, при этом пружина становится плоским кольцом, т.е. ее осевой габарит равен толщине кольца «б (фиг. 1).
. Для увеличения рабочего хода может быть использовано, например, несколько элементов пружины, собранных в пакеты, где между упругими кольцами 1 установлены дополнительные плоские кольца 6, не позволяющие вьшуклостям 4 колеп 1 входить во впадины 5 смежных упругих колец 1 (фиг. 1, 2). Увеличить рабочий ход пружины волнистой кольцевой можно также путем сборки элементов пружины, например, в пакеты, упругие кольца в которых собраны в противофазе относительно друг друга, и соединения их между собой в противофазе с помощью наружных 9 и внутренних 10 выступов-поводков, или жестко скрепленных, например, контактной сваркой в местах 12 и 13 (фиг. 7), или, например, расположением указанных выступов 9 и 10 в продольных пазах 16 наружных 14 и внутренних 15 направляющих (фиг. 8 ). Так как контактная сварка смещена с упругого кольца 1 элемента пружины, в выступы-поводки 9 и 10 (фиг. 7), снижения прочности пружины не происходит. При отсутствии выступов-поводков для скрепления элементов пружины, используют отверстия 8 под заклепки (фиг. 3), с целью исключения снижения прочности пружины, необходимо соответственно увеличить щирину и/или толщину кольца, т.е. «в и/или «5. Преимуществом заявляемой полезной модели является повьппение ее прочности, упругости и надежности, за счет выполнения упругого кольца из двух волн, а также за счет уменьщения упругих колец в одном элементе пружины (в прототипе их два), жестко соединяя их в пакеты с соответствующим набором упругих колец и их определенным расположением, а также с помощью введения дополнительных плоских колец. На линиях сгиба 4а и 5а упругого кольца 1 (фиг. 3) элементов пружины напряжение материала максимально, а чтобы его уменьщить, например, в 2 раза, отверстия в материале упругого кольца необходимо сверлить под углом 45, тогда не надо увеличивать площадь поперечного сечения кольца. Все упругие кольца 1 элементов пружины волнистой кольцевой могут быть изготовлены, например, вырубкой из ленточной пружинной стали по ГОСТ 14117-85. Заявляемая пружина волнистая кольцевая может быть использована во всех случаях, где используют витые винтовые пружины сжатия и растяжения, в том числе, для передачи вращающего момента, например, в торцевых уплотнениях. При этом существенно сокращаются осевые габариты, т.к. толщина кольца «5 меньще диаметра проволоки витой пружины круглого сечения, при этом отсутствуют поджатые неработающие витки в винтовых пружинах. Упругость заявляемой пружины волнистой кольцевой наибольщая за счет минимального количества волн упругого кольца - две волны вместо трех в кольце прототипе (см. фиг. 1).
Жесткость и упругость пружины могут бьггь получены любой величины за счет, например, изменения толщины и/или ширины кольца, «в и «5, кроме того, жесткость может быть увеличена также за счет набора в пакеты 20 одинаковых упругих колец 1, собранных по схеме с совпадением фаз волн, т.е. вершина волны каждого упругого кольца 1 должна быть вложена во впадину волны смежного кольца - 1-я схема, а увеличение полного хода пружины может быть получено, например, путем сборки в пакеты 20 упругих колец 1 и расположение пакетов в противофазе, т.е. вершина волны каждого пакета контактирует с вершиной волны смежного пакета (фиг. 10) - 2-я схема.
Кроме того, использование заявляемой пружины волнистой кольцевой позволяет расширить ее функции по сравнению с прототипом, заключающиеся в том, что она может быть выполнена с наружными и внутренними поводками (фиг. 4), что позволяет передавать вращающий момент с вала на корпус и наоборот.
Заявляемая полезная модель позволяет повысить прочность, надежность и упругость пружины волнистой кольцевой путем различных вариантов сборки ее в пакеты, в зависимости от конкретных условий ее использования.
ег/а г# г/