КОНИЧЕСКАЯ ПРУЖИНА СЖАТИЯ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к коническим пружинам сжатия.
Полезная модель может быть использована в любой области машиностроения, где требуется коническая пружина для значительного уменьшения высоты под нагрузкой, в частности, в амортизаторах.
Известна коническая пружина сжатия, выполненная из пружинной проволоки [1]. Недостаток данной пружины состоит в том, что минимальный размер сжатой пружины ограничен диаметром проволоки, из которой выполняется пружина, для изготовления определенного типоразмера пружины требуется своя оправка.
Известна коническая пружина из металлического листа, имеющая вид спирали, получаемая с помощью матрицы [2], выбранная в качестве прототипа. Данный аналог имеет сложность при изготовлении, так как необходимо специальное технологичное оборудование. Для разных типоразмеров пружин требуется новая матрица.
Задача полезной модели состоит в упрощении конструкции конической пружины для возможности изготовления без использования специального технологического оборудования.
Поставленная задача достигается тем, что контур пружины получается конхоидальными преобразованиями базового обвода первого порядка гладкости, состоящего из соприкасающихся полуокружностей, центры которых располагаются в двух полюсах, лежащих на прямой, содержащей нормали полуокружностей в точках соприкасания, расстояние между полюсами равно радиусу первой полуокружности, данный контур можно выполнить на фрезерном станке, без применения специальной технологической оснастки.
Предлагаемая коническая пружина поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид пружины сверху в свободном состоянии, на фиг. 2 - вид пружины слева в свободном состоянии.
1
Базовый обвод 1 пружины получается построением с помощью полюсов 2 и 3. Из полюса 2 с центром в полюсе 3 строится полуокружность радиусом R равным расстоянию между полюсами 2 и 3, затем с центром в полюсе 2 строится полуокружность с началом в конце первой полуокружности. Последующие полуокружности строятся из центров с поочередной сменой полюсов, с началами в конце предыдущих полуокружностей.
Контур пружины 4 образуется дугами окружностей, отстоящими на равном расстоянии от базового обвода 1, являющимися результатом конхоидальных преобразований базового обвода 1, причем полюс 3 является полюсом конхоидальных преобразований нечетных полуокружностей, а полюс 2 - полюсом конхоидальных преобразований четных полуокружностей.
1
n
1
Контур пружины в виде конхоидальных преобразований базового обвода первого порядка гладкости может быть получен, например, путем фрезерования металлического листа на всю глубину материала последовательными радиусными переходами. Первый радиусный переход начинается из полюса 3, с центром в полюсе 2, радиусом R и совершается на угол 180°. Последующие переходы осуществляются увеличенным радиусом R равным произведению первого радиуса R на порядковый номер перехода n, при этом центры радиусов нечетных переходов располагаются в полюсе 2, а центры четных радиусов переходов располагаются в полюсе 3. Для придания конической формы пружине, ее растягивают, прикладывая усилие к концам пружины.
Высота пружины в полностью сжатом состоянии равна толщине листа материала, из которого изготовлена пружина, что позволяет увеличить прогиб пружины и снизить ее высоту (осевой размер). При сжатии пружины витки меньшего диаметра входят внутрь витков большего диаметра, при этом витки под нагрузкой не заходят друг на друга.
Источники информации:
1. Справочник конструктора точного приборостроения/ Г.А. Веркович, Е.Н. Головенкин, В.А. Голубков и др.; Под общ. ред. К.Н. Явленского, Б.П. Тимофеева, Е.Е. Чаадаевой. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 792 с: ил., с.464-465.
2. Патент Японии JP 2009255139А, 05.11.2009 г., индекс МПК B21D 53/00.