ВИНТОВАЯ ПРУЖИНА РАСТЯЖЕНИЯ-СЖАТИЯ ДЛЯ РЕЗОНАНСНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
EXTENSION-COMPRESSION HELICAL SPRING FOR RESONANT MECHANICAL OSCILLATORY 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 (с.12-13 в книге: И.И.Быховский. Новые однотактные электромагнитные вибровозбудители.  ЦНИИинформации и технико-эконом.исслед. 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-жатия, которая свободна от указанных недостатков и применена в известной конструкции электромагнитного вибровозбудителя (с.13 в книге: И.И.Быховский. Новые однотактные электромагнитные вибровозбудители. 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 №2458268 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, 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, причем пружина может иметь как цилиндрическую, так и фасонную форму, отличающаяся тем, что 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».
Недостатком прототипа является недостаточная надежность крепления присоединительных фланцев к крайним виткам пружины, обусловленная возможностью вывинчивания винтов под действием высокочастотной вибрации в условиях длительной эсплуатации.
Задачей изобретения является повышение надежности крепления присоединительных фланцев к крайним виткам пружины.
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, 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, головки винтов зафиксированы от поворота сварочными соединениями головок винтов с присоединительными фланцами.
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: исключить практически полностью вероятность поворота винтов под действием вибрации относительно присоединительных фланцев и тем самым обеспечить высокую надежность крепления присоединительных фланцев к крайним виткам пружины.
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 торцов 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 плоские 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. Головки винтов 5 жестко соединены с присоединительными фланцами сварочными соединениями 9.
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. 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. Сварочные соединения 9 головок винтов 5 и плоских шайб 6 с присоединительными фланцами 4 исключают возможность поворота винтов под действием вибрации.
В данной винтовой пружине растяжения-сжатия для резонансных механических колебательных систем решена задача изобретения -повышена надежность крепления присоединительных фланцев к крайним виткам пружины. Задача решена за счет того, что возможность вывинчивания винтов под действием вибрации исключена сварочными соединениями головок винтов с присоединительными фланцами.
Возможность практического осуществления предложенного изобретения не вызывает сомнений с учетом следующего пояснения. Как известно, винты изготавливают из углеродистой стали, сварка которой требует предварительного подогрева при использовании винтов в ответственных соединениях. В данной конструкции подогрев не требуется по следующим причинам: основная нагрузка действует на винт в осевом направлении, а сварочное соединение создается между присоединительным фланцем и крайними кромками головки винта. Таким образом, стержень винта и прилегающая к стержню область головки удалены от зоны сварочного соединения. В данном случае сварочное соединение выполняет роль ограничителя поворота головки винта. Такая функция может быть выполнена при упрощенном варианте сварочного соединения, когда вокруг головки винта (например, шестигранной головки) сваркой создаются выступы, блокирующие возможность поворота головки винта.
Таким образом, предложенное изобретение промышленно применимо.