ПОДВЕСКА ПОСТОЯННОГО УСИЛИЯ
CONSTANT-FORCE SUSPENSION

Изобретение относится к устройствам опорно-подвесной системы, применяемым для сохранения постоянного усилия, поддерживающих трубопровод при его температурных перемещениях, и может быть использовано в качестве регулируемой опоры для крепления трубопроводов и другого оборудования к несущим элементам строительных конструкций.
Известно подвесное устройство постоянного усилия, содержащее воспринимающую нагрузку основную пружину (4), размещенную на подвижном в вертикальном направлении штоке (9), и дополнительные пружины (16, 17) для компенсации изменяющихся сил сжатия основной пружины, расположенные перпендикулярно на осях (33, 34) по обе стороны основной пружины с возможностью взаимодействия их с последней посредством вертикально установленных на осях (30, 31) качающихся рычагов (25, 26), снабженных криволинейной поверхностью (27, 28) (патент DE №8501535 U1, МПК F16F 15/067, F16L 3/205, опубл. 22.05.1986 г.).
Недостатком указанной конструкции является то, что максимальный ход подвески определяется величиной сжатия основной пружины, следовательно, основная пружина имеет значительную длину, что приводит к увеличению габаритов и массы подвески. Кроме того, наличие двух вспомогательных пружин ведет к снижению точности работы подвески за счет разности характеристик вспомогательных пружин и усложняет регулировку подвески.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является подвеска постоянного усилия, содержащая корпус (2), в середине которого размещена подвижно в вертикальном направлении грузонесущая часть (3), снабженная вращающимися элементами, взаимодействующими с рычагами (22), попарно размещенными по обе стороны грузонесущей части и имеющими криволинейный профиль рабочей поверхности (21), пружины (4) (патент № WO 2007033661 А1, МПК F16L 3/205, F16F 3/16, опубл. 29.03.2007 г.).
Однако наличие большого количества пружин в подвеске и расположение их по разные стороны от подвижной грузонесущей части ведет к снижению точности работы подвески за счет разности характеристик этих пружин и, как следствие, к усложнению регулировки подвески. Кроме того, необходимость упора пружин своими концами в боковые пластины корпуса подвески увеличивает нагрузку на корпус, что приводит к увеличению общих габаритов и массы подвески.
Задачей данного технического решения является уменьшение габаритов и массы подвески, упрощение регулировки, повышение точности характеристики «нагрузка-ход» при условии обеспечения заданных требований по величине воспринимаемой нагрузки.
Поставленная задача достигается тем, что в подвеске постоянного усилия, содержащей корпус, в середине которого подвижно в вертикальном направлении размещена грузонесущая часть, снабженная вращающимися элементами, взаимодействующими с криволинейным профилем рабочей поверхности рычагов, попарно размещенных по обе стороны грузонесущей части, пружину, согласно изобретению верхние концы рычагов снабжены пазами с размещенными в них с возможностью перемещения тягами для регулирования предварительного сжатия и изменения высоты оси пружины, расположенной между рычагами на одной из тяг и взаимодействующей с ними посредством тяг и осей, соединенных между собой крепежными элементами, грузонесущая часть с вращающимися элементами расположена в пространстве, образованном путем заведения за них нижних концов рычагов и удержанием в нем грузонесущей части посредством опирания вращающихся элементов на криволинейный профиль рабочей поверхности рычагов.
Расположение вращающихся элементов грузонесущей части в пространстве, образованном путем заведения нижних концов рычагов за вращающиеся элементы, приводит к тому, что при перемещении грузонесущей части в вертикальном направлении происходит перекатывание вращающихся элементов по криволинейному профилю рабочей поверхности рычагов, которые, поворачиваясь на своих осях под действием груза, воздействуют на рычаги и сжимают или разжимают пружину посредством тяг и осей, что приводит к упрощению регулировки подвески.
Профиль и длина рабочих поверхностей рычагов подобраны таким образом, что в любой точке рабочего хода грузонесущей части усилие, создаваемое на нем пружиной, соответствует весу подвешенного к нему груза, что приводит к достижению постоянства нагрузки на грузонесущую часть во всем диапазоне ее рабочего хода.
Использование предлагаемых рычагов со специально рассчитанным рабочим профилем позволяет сделать ход грузонесущей части больше рабочего хода пружины, что приводит к снижению общих габаритов подвески.
Применение одной пружины, не опирающейся ни одним из своих концов на корпус подвески, способствует снижению нагрузки на корпус и ведет к уменьшению его массы. Кроме того, применение одной пружины позволяет повысить точность характеристики «нагрузка-ход» за счет отсутствия разности характеристик нескольких пружин.
Снабжение рычагов пазами с размещением в них тяг, соединенных между собой крепежными элементами, обеспечивает регулировку предварительного сжатия и изменения высоты оси пружины, изменение положения оси пружины в пазах рычагов, что позволяет упростить настройку подвески на различные нагрузки.
Прилагаемые чертежи поясняют суть изобретения, где
на фиг.1 представлена схема подвески постоянного усилия, общий вид;
на фиг.2 показан общий вид подвески в аксонометрии;
на фиг.3 - фиг.5 показано распределение усилий на подвижной грузонесущей части в верхнем, среднем и нижнем положениях;
на фиг.6, фиг.7 показана регулировка предварительного сжатия и изменения высоты оси пружины.
Подвеска постоянного усилия содержит корпус 1, в котором на осях 2 попарно установлены свободно вращающиеся на них рычаги 3 (фиг.1, 2). В верхней части рычагов 3 выполнены сквозные пазы, в которых установлены оси 4 с возможностью их перемещения. На оси 4 одеты тяги 5 и 6, на которых установлены тарелки 8, 9 и 10 соответственно. Тарелки 9 и 10 зафиксированы гайками 7. Тарелки 8 и 10 стянуты между собой тремя шпильками 11 и зафиксированы гайками 12. Между тарелками 8 и 9 на тяге 5 зажата пружина 13. Предварительное сжатие пружины 13 регулируется затяжкой гайки 7 на тяге 5. Перемещение осей 4 в пазах рычагов 3 осуществляется вращением винтов 14, фиксируемых контргайками 15. В верхней части корпуса 1 расположена планка 16 с отверстием для крепления подвески к несущим элементам строительных конструкций. В корпусе 1 под пружиной 13 установлена грузонесущая часть в виде подвижного штока 17 с возможностью свободного перемещения в вертикальном направлении. В верхней части штока 17 закреплена ось 18 с вращающимися роликами 19. Ролики 19 расположены в пространстве, образованном путем заведения за них нижних концов рычагов 3 и опираются на рабочие поверхности рычагов 3, имеющих криволинейный профиль. В нижней части подвижного штока 17 выполнено резьбовое отверстие 20, служащее для крепления к подвеске груза (тяги трубопровода). Палец 21 в отверстии планки 22 служит для стопорения подвески.
Подвеска работает следующим образом.
Пружина 13 взаимодействует с подвижным штоком 17 подвески посредством четырех соединенных попарно рычагов 3, имеющих криволинейный профиль рабочей поверхности. Верхние концы рычагов соединяются с пружиной 13 через систему тяг 5, 6 и осей 4. Это позволяет изменять положение пружины 13 для настройки подвески на различные нагрузки. Сила, создаваемая массой груза, воздействует на шток 17. Одновременно, на шток 17 передается усилие от пружины 13 через тарелки 8 и 9, тяги 5 и 6, оси 4, рычаги 3 и ролики 19. Усилие передается от пружины 13 на шток 17 через рычаги 3, которое равно по величине и противоположно по направлению силе, создаваемой массой груза (нагрузке от трубопровода), прикрепленного к резьбовому отверстию 20 штока 17. При перемещении штока 17 вниз ролики 19 вращаются на оси 18 и перекатываются по криволинейной рабочей поверхности рычагов 3. Рычаги поворачиваются на осях 2 и сжимают или разжимают пружину 13. Профиль поверхностей рычагов 3 подобран таким образом, что в любой точке рабочего хода штока 17 усилие, создаваемое на нем пружиной 13, соответствует весу подвешенного к его резьбовому отверстию 20 груза. Этим достигают постоянство нагрузки на штоке 17 во всем диапазоне его рабочего хода. Регулировку подвески на различные нагрузки осуществляют затяжкой гайки 7 на тяге 5 и изменением положения горизонтальной оси пружины 13. Для этого производят перемещение осей 4 вверх или вниз в пазах рычагов 3 путем вращения винтов 14 и, соответственно, тяг 5 и 6. Стопорение подвески осуществляют пальцем 21, вставляемым в отверстие нижней планки 22, совмещаемое с отверстием в штоке 17.
Распределение сил на грузонесущей части, при ее перемещении, происходит следующим образом.
пр
гор
верт
верт
шт
1
верт
1
1
1
2
1
2
Силу F, передаваемую от пружины 13 через рычаги 3 на ролики 19 штока 17, можно разложить на две составляющие - горизонтальную F и вертикальную F. При этом вертикальная составляющая F равна по величине и противоположна по направлению силе F, создаваемой на штоке 17 прикрепленным к нему грузом (трубопроводом). Профиль рабочей поверхности рычагов 3 подобран таким образом, что при изменении расстояния L между осями 2 и 18, меняющегося в зависимости от положения штока 17, сила F всегда остается постоянной. В верхнем положении штока 17 значение L - минимально (фиг.3), в среднем положении штока 17 L имеет среднее значение (фиг.4), в нижнем положении штока 17 значение L - максимально (фиг.5). Настройку подвески на различные нагрузки осуществляют изменением расстояния L между осями 2 и 4 посредством винта 14, а также затяжкой гайки 7 на тяге 5. Максимально возможная величина L показана на фиг.6, минимальная величина L - на фиг.7.
Таким образом, наличие одной пружины в предлагаемом техническом решении позволяет значительно уменьшить габариты и массу подвески, повысить точность характеристики «нагрузка-ход» и упростить настройку подвески на различные нагрузки.