ПОДВЕСКА ПОСТОЯННОГО УСИЛИЯ Российский патент 1996 года по МПК F16F15/00 

Изобретение относится к области техники, где применяются опорные устройства подвижных элементов с постоянным усилием опирания. Преимущественная область применения подвески (опоры) участков трубопроводов, испытывающих температурные деформации.

Известны подвески постоянного усилия, в которых постоянство нагрузки на подвижном элементе обеспечивается за счет взаимодействия основной и вспомогательных пружин (см. патент США N 3643934, МКИ F 16F 15/00, оп. 22.2.72) [1]
Недостатком указанной конструкции является то, что она не обладает высокой точностью характеристики "нагрузка-ход", т.е. дает сравнительно большие отклонения от заданной нагрузки в пределах хода подвижного звена.

Известна также подвеска, конструкция которой содержит основную и вспомогательную пружины, взаимодействующие друг с другом и с подвижным в вертикальном направлении штоком посредством двуплечих рычагов и криволинейных копирных элементов (см. патент ФРГ N 2623928, МКИ F 16F 15/00, оп. 25.04.85). Это техническое решение принято за прототип изобретения [2]
Недостатком указанной конструкции является то, что максимальный ход подвески определяется величиной прогиба основной пружины, следовательно, основная пружина имеет значительную длину, что приводит к увеличению габаритов и массы подвески. Кроме того, наличие криволинейных копирных элементов усложняет технологию изготовления подвески.

Настоящим изобретением решаются задачи уменьшения габаритов и массы подвески, упрощение технологии ее изготовления при условии обеспечения заданных требований по величине хода, нагрузке и точности характеристики "нагрузка-ход".

Для решения указанных задач предложена конструкция подвески постоянного усилия, содержащая корпус, основную и вспомогательную пружины, симметричные рычаги, а также связанный с последними подвижный в вертикальном направлении шток с устройством для крепления груза, при этом каждый из симметричных рычагов одним концом шарнирно соединен со штоком, а другим с ползуном, имеющим возможность скольжения по горизонтальной направляющей корпуса.

Усилие основной пружины передается на симметричные рычаги посредством коромысла и пары тяг, шарнирно соединенных с рычагами. Вспомогательная пружина снабжена наружной и внутренней втулками, причем каждая втулка имеет продольные пазы для скользящего соединения с симметричными рычагами. Усилие вспомогательной пружины передается на симметричные рычаги посредством дополнительных элементов, предложенных в двух вариантах.

Вариант 1. Втулки вспомогательной пружины шарнирно соединены с симметричными рычагами парой ползунов, имеющих возможность перемещения по прямолинейным направляющим, жестко связанным с симметричными рычагами и перпендикулярным к их продольным осям.

Вариант 2. Вспомогательная пружина соединена с симметричными рычагами парой дополнительных тяг, шарнирно связанных с рычагами и ползунами, имеющими возможность перемещения по горизонтальной направляющей корпуса.

На фиг.1 и 2 представлены схемы подвесок по вариантам соответственно 1 и 2.

Подвеска по варианту 1 содержит корпус 1 с элементами крепления подвески 2, вертикальной направляющей 3, горизонтальными направляющими 4 и упорами 5. В корпусе 1 содержится шток 6 с элементами крепления груза 7, имеющий возможность перемещения по направляющей 3.

Основная пружина 8 крепится к корпусу 1 посредством опорной пластины 9 со штоком 10, имеющим резьбовую часть 11, сопряженную с регулировочной гайкой 12. Усилие пружины 8 в исходном положении прижимает к упорам 5 корпуса 1 коромысло 13. Последнее шарнирами 14 соединено с тягами 15, свободные концы которых шарнирами 16 связаны с симметричными рычагами 17. Последние соединены со штоком 6 шарнирами 18. Свободные концы рычагов 17 шарнирно связаны с ползунами 19, имеющими возможность перемещения по направляющим 4. Рычаги 17 снабжены опорными пальцами 20 и жестко связанными с каждым рычагом прямолинейными направляющими 21, перпендикулярными к продольным осям рычагов 17.

Вспомогательная пружина 22 в исходном положении частично сжата, снабжена наружной 23 и внутренней 24 втулками, имеющими пазы соответственно 25 и 26 для скользящего соединения с опорными пальцами 20. Концы втулок 23 и 24 шарнирно соединены с ползунами соответственно 27 и 28, последние имеют возможность перемещения по направляющим 21.

Подвеска по варианту 1 действует следующим образом.

Сила веса груза, прикрепленного к элементу 7 штока 6, посредством рычагов 17, тяг 15 и коромысла 13 передается на основную пружину 8.

При заданных величинах длины рычагов 17 и максимального прогиба пружины 8 требуемый ход обеспечивается выбором расстояния между шарнирами 16 и 19.

Сила, приложенная к штоку 6, передается также вспомогательной пружине 22 через шарниры 18, рычаги 17, направляющие 21, ползуны 28 и втулки 23 и 24.

При этом в случае принудительного перемещения штока 6 усилие на штоке от основной пружины 8 линейно возрастает, а усилие от вспомогательной пружины 22 практически линейно убывает и полностью исчезает при горизонтальном положении рычагов 17, что соответствует половине хода. При дальнейшем движении штока 6 вниз усилие от пружины 22 вновь возрастает, но его направление меняется на противоположное. Суммарное усилие на штоке 6 в пределах хода остается практически постоянным благодаря тому, что прогиб пружины 22 определяется как наклоном рычагов 17, так и перемещением ползунов 27 в направляющих 21. Взаимодействие ползунов 27 и направляющих 21 обеспечивает коррекцию прогиба пружины 22 до расчетной величины, при этом пазы 25 и 26 втулок 23 и 24 свободно скользят по опорным пальцам 20, закрепленным в рычагах 17, а ось пружины 22 остается горизонтальной, смещаясь по вертикали одновременно с пальцами 20.

Подвеска по варианту 2 содержит элементы 1- 19 и 22, известные из описания подвески по варианту 1. Вспомогательная пружина 22 снабжена парой дополнительных тяг 29, соединенных с рычагами 17 шарнирами 30.

Вторые концы тяг 29 шарнирно соединены с ползунами 31.

Вспомогательная пружина 22 имеет наружную 32 и внутреннюю 33 втулки, на концах которых закреплены ползуны 31, имеющие возможность перемещения по горизонтальным направляющим 34, жестко связанным с корпусом 1.

Подвеска по варианту 2 действует аналогично подвеске по варианту 1 в части взаимодействия штока 6 с симметричными рычагами 17 и основной пружиной 8. Со вспомогательной пружиной 22 шток 6 взаимодействует посредством рычагов 17, при повороте которых шарниры 30 перемещают тяги 29, последние сообщают движение ползунам 31 относительно направляющих 34. При этом втулки 32 и 33, перемещаясь в горизонтальном направлении, изменяют исходную длину пружины 22, сообщая штоку 6 требуемое вертикальное усилие. Таким образом, по варианту 2 предусмотрено иное устройство коррекции прогиба вспомогательной пружины, чем по варианту 1, в остальном действие элементов подвески одинаково.

Вышеописанный механизм по вариантам 1 и 2 позволяет обеспечить заданный ход подвески при сравнительной малой величине прогиба основной пружины, т.е. применить основную пружину меньшей высоты, следовательно, уменьшить высоту и массу подвески.

Предусмотренные по варианта 1 и 2 устройства коррекции прогиба вспомогательной пружины обеспечивают заданную точность силовой характеристики подвески и позволяют исключить технологически сложные криволинейные элементы.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: подвеска постоянного усилия содержит корпус, основную пружину, установленные на ней коромысло тяги, одни концы которых шарнирно связаны с коромыслом, другие - с симметричными рычагами. Основные ползуны имеют возможность скольжения по горизонтальным направляющим корпуса. Дополнительные ползуны установлены с возможностью перемещения в прямолинейных направлениях. На дополнительной пружине установлены наружная и внутренняя втулки, в пазах которых установлены с возможностью скользящего соединения свободные концы симметричных рычагов. В корпусе могут быть выполнены дополнительные горизонтальные направляющие, в которых установлены с возможностью перемещения дополнительные ползуны. 2 з. п.ф-лы, 2 ил.

1. Подвеска постоянного усилия, содержащая корпус с вертикальной и горизонтальными направляющими, установленные в корпусе основную и вспомогательную пружины, симметричные рычаги и шток с устройством для крепления груза, шарнирно связанный с одними концами симметричных рычагов и установленный с возможностью перемещения по вертикальной направляющей корпуса, отличающаяся тем, что она снабжена установленными на основной пружине коромыслом, тягами, одни концы которых шарнирно связаны с коромыслом, другие - с симметричными рычагами, основными ползунами, установленными с возможностью скольжения по горизонтальным направляющим корпуса, прямолинейными направляющими, жестко связанными с симметричными рычагами и перпендикулярно установленными относительно последних, дополнительными ползунами, установленными с возможностью перемещения в прямолинейных направляющих, и установленными на вспомогательной пружине наружной втулкой с пазом и внутренней втулкой с пазом, шарнирно связанными своими концами соответственно с дополнительными ползунами, а симметричные рычаги, свободные концы которых шарнирно связаны с основными ползунами, установлены с возможностью скользящего соединения соответственно в пазах внутренней и наружной втулок. 2. Подвеска постоянного усилия, содержащая корпус с вертикальной и горизонтальными направляющими, установленные в корпусе основную и вспомогательную пружины, симметричные рычаги и шток с устройством для крепления груза, шарнирно связанный с одними концами симметричных рычагов и установленный с возможностью перемещения по вертикальной направляющей корпуса, отличающаяся тем, что в корпусе выполнены дополнительные горизонтальные направляющие, а подвеска снабжена установленным на основной пружине коромыслом, тягами, одни концы который шарнирно связаны с коромыслом, другие - с симметричными рычагами, основными ползунами, установленными с возможностью скольжения в основных горизонтальных направляющих корпуса, дополнительными ползунами, установленными с возможностью перемещения в дополнительных горизонтальных направляющих корпуса, установленными на вспомогательной пружине и шарнирно соединенными с дополнительными ползунами наружной и внутренней втулками и дополнительными тягами, одни концы которых соответственно соединены с дополнительными ползунами, другие с симметричными рычагами, свободные концы которых шарнирно связаны с основными ползунами.