ТОРОИДАЛЬНАЯ ПРУЖИНА УГЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ
TOROIDAL SPRING OF ANGULAR DEFORMATIONS

Изобретение относится к машиностроению, а именно к витым пружинам, и может быть использовано в различных отраслях хозяйственной деятельности.
Известно применение винтовых цилиндрических пружин сжатия в конструкции гасителя крутильных колебаний (патент РФ 2230954, F16F 15/12). Недостатком пружин данного изобретения является малый рабочий ход для восприятия угловой деформации, так как не могут быть использованы более длинные пружины, ввиду того, что нагрузка на торец пружины будет распределяться неравномерно, из-за чего теряется несущая способность пружины и будут действовать дополнительные скручивающие нагрузки.
Известна также коническая пружина (патент РФ 2085782, F16F 1/00), которая содержит витки со срезами, величина среза увеличивается от витков большего диаметра к виткам меньшего диаметра, она состоит из одной или нескольких конических частей с общей осью симметрии. Исполнение данной пружины частично устраняет недостатки аналога. Конструкция позволяет оперировать длиной пружины, а следовательно, величиной рабочего хода, не теряя при этом несущей способности при уменьшении ее высоты при полном сжатии. Недостатком данной конической пружины является невозможность использования основных свойств пружины для восприятия угловой нагрузки.
Технической задачей предлагаемого изобретения является приспособление пружины к работе в положении изгиба для наиболее эффективного использования рабочих свойств пружины, то есть равномерное распределение нагрузки на витки пружины, и сохранение несущей способности пружины во время ее работы.
Технический результат достигается тем, что тороидальная пружина угловых деформаций выполнена из прута переменного диаметра, а сама пружина имеет такую форму, при которой угловая нагрузка действует на пружину в направлении оси пружины. Указанная совокупность позволяет использовать пружину в положении изгиба, устраняя дополнительные нагрузки и не теряя при этом ее упругих свойств.
На фиг. 1 изображен вид прута, из которого состоит пружина. Данный прут имеет переменный диаметр сечения D max и d min, соответственно, максимальный и минимальный диаметры сечения прута. Промежуточные значения диаметров равномерно меняются от минимального диаметра к максимальному, образуя тем самым «волнообразную» поверхность прута.
На фиг. 2 изображено сечение пружины в свободном состоянии. Пружина имеет форму части тора с осью в виде дуги. Навивку пружины производят таким образом, чтобы участки прута с наибольшим диаметром сечения находились на наружном радиусе изгиба пружины, а участки с наименьшим диаметром - во внутреннем радиусе.
Тороидальная пружина угловых деформаций работает следующим образом. Под действием угловой силы пружина начинает сжиматься. Нагрузка на витки распределяется равномерно, поэтому витки замыкаются одновременно. Все это происходит за счет того, что нагрузка действует параллельно оси пружины, которая имеет вид дуги, а значит, предлагаемая пружина наиболее приспособлена для восприятия угловых деформаций.