Способ получения ирисовых пружин малой жесткости Советский патент 1992 года по МПК F16F1/04 

Изобретение относится к способам изготовления пружин измерительной техники и может быть использовано в сейсмометрии.

Известен способ заневоливания пружин путем осевого деформирования, закрепления в оправке и последующей термообработки 1.

Этот способ не позволяет регулировать жесткость ирисовых пружин, представляющих собой пластины с вырезами Наличие же допуска на толщину листа, из которого изготавливают ирисовые пружины, приводит к большим отклонениям этой жесткости.

Ближайшим техническим решением к изобретению является способ получения ирисовых пружин малой жесткости заключающийся в их осевой деформации закреплении в оправке с отгибом участков рабочих элементов, прилегающих к опорным кольцам, и последующей термообработке 2.

Недостатком способа-прототипа является отсутствие возможности изменять жесткость в меньшую сторону при малых угла отгиба Дело в том, что сначала отгиб участков рабочих элементов, прилегающих к опорным кольцам, по отношению к плоскостям последних в сторону оси. идущей от большего кольца к меньшему, увеличивает жесткость ирисовой пружины. И только при углах отгиба, больших 30°, начинается уменьшение жесткости. .Однако в этом случае рабочие эпементы уже сильно закручены, их боковая жесткость сильно уменьшена и применять их в сейсмодатчиках при таких угдах невыгодно иг-за чувствительности к боковым помехам. Способ-прототип удобен в применении к сейсмодатчикам с частотой собственных колебаний, больших 20 Гц.

В низкочастотных сейсмодатчиках с частотой собственных колебаний, меньшей 20 Гц. ирисовая пружина с подвешенной инертной массой должка обеспечивать малую

сл

с

,

N

жесткость. Нагрузочную характеристику, представляющую собой зависимость нагрузки Р на ирисовую пружину от ее деформации X выгодно иметь нелинейной. При этом жесткость С, представляющая собой отношение приращения нагрузки Д Р к приращению деформации АХ, должна с ростом нагрузки быть уменьшена, т.е. должно удовлетворяться условие несущей способности веса инертной нагрузки и условие минимума жесткости. Таким требованиям для низкочастотных сейсмодатчиков способ- прототип не удовлетворяет.

Целью изобретения является улучшение жесткостных характеристик ирисовой пружины при сохранении несущей способности, т.е. обеспечение снижения жесткости в нагрузочной характеристике с ростом нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения ирисовых пружин малой жесткости, заключающемся в их осевой деформации, закреплении в оправке с отгибом участков рабочих элементов, прилегающих к опорным кольцам, и последующей термообработке, участки рабочих элементов, прилегающих к опорным кольцам, отгибают по отношению к плоскостям последних в направлении оси, идущей от меньшего кольца к большему.

Суть предлагаемого способа заключается в том, что при отгибе участков рабочих элементов, прилегающих к опорным кольцам, по отношению к плоскостям последних в сторону оси, идущей от меньшего кольца к большему, жесткость ирисовой пружины в рабочем состоянии с подвешенной инертной массой уменьшается. На нагрузочной характеристике с ростом деформации кривая уменьшает наклон по отношению к оси деформации.

Отличительным признаком предлагаемого решения является то, что участки рабочих элементов, прилегающих к опорным кольцам, отгибают по отношению к плоскостям последних в направлении оси, идущей от меньшего кольца к большему. Согласно способу-прототипу этот отгиб производят а сторону оси, д., щей от большего кольца к меньшему.

От ги5 уч«кт ков рабочих элементов, прилегающих ч опорным кольцам, в направлении оси, идущей от меньшего кольца к большему, позволяет снижи ь жесткость зз- неволенной ирисовой пружины в процессе деформации в сравнении с неходкой. У за- кезолзнной таким образом ирисооой пружины кольца сдеформированы друг относительно друга по оси. В упругом под

весе с инертной массой опорные кольца совмещены друг с другом и жесткость ирисовой пружины намного уменьшена в сравнении с исходной В результате выполняется условие несущей способности ирисовой пружины для инертной массы и выполнено условие малой жесткости. Это условие необходимо в низкочастотных сей- смодатчиках, собственная частота г которых определяется формулой v-J

с m

где m

- инертная масса упругого подвеса. Таким образом, жесткость ирисовой пружины при

значении веса инертной массы можно уменьшить до нуля, что решает проблему создания низкочастотных сейсмодатчиков. На фиг. 1 представлена ирисовая пружина после заневоливания с разобранными

половинами оправки, на фиг.2 изображен рабочий элемент ирисовой пружины; на фиг.З - на.узочные характеристики ирисовых пружин, изготовленных по способу-прототипу (кривая А) и предлагаемому способу

(кривая В).

Способ получения ирисовых пружин малой жесткости может быть осуществлен с помощью оправки (фиг.1), состоящей из установочных колец 1. 2, 3. 4 с выступами 5 и

6. Между установочными кольцами зажимают опорные кольца 7, 8 ирисовой пружины, которой при этом сообщают одновременно осевую деформацию путем смещения опорных колец относительно друг друга. Число

выступов 5 и 6 на каждом установочном кольце соответствует числу рабочих элементов 9-ирисовой пружины. Выступы 5 и 6 отклонены по отношению к плоскостям опорных колец 7,8 на угол/8(фиг.2) в сторону

оси X ирисовой пружины, идущей от меньшего кольца к большему. Таким образом, при зажиме опорных колец 7, 8 ирисовой пружины между установочными кольцами 1, 2,3, 4 участки 10 рабочих элементов, прилетающих к опорным кольцам, отгибаются выступами 5 и б на угол ft . Для этого участки 10 должны находиться между этими выступами

Ирисовые пружины малой жесткости согласно продолженному способу получают следующим обозом (операция заневоливания).

Вначале экспериментально в зависимости от требуемой жесткости ирисо й пру жины подбирают уюл ft- и изгота лвзют установочные кольца 1. 2 3 соотв -ству- Ющмм углом ft у аыступов 5 и о

При заневоливании ирисовой пружины большее опорное кольцо 7 и меньшее опорное кольцо 8 зажимают между установочными кольцами 1, 2 и 3, 4 соответственно. Выступы 5 и 6 должны приходиться на уча- стки 10 рабочих элементов, прилегающих к опорным кольцам. При этом производится отгиб участков рабочих элементов; прилегающих к опорным кольцам 7, 8, по отношению к плоскости последних на угол {$ . Одновременно сообщается осевое смещение опорным кольцам относительно друг друга так, чтобы отгиб на угол был произведен в сторону оси X, идущей от меньшего опорного кольца 8 к большему 7. В таком закрепленном состоянии ирисовую пружину термообрабатывают.

У заневоленной таким образом ирисовой пружины в исходном состоянии опорные кольца смещены относительно друг друга. После установки на ирисовую пружину инертной массы опорные кольца под действием этой силы веса совмещаются в одну плоскость. На нагрузочной-характеристике (фиг.З) эта точка соответствует нагрузке Рин.-Этому значению Рин соответствует участок нагрузочной характеристики (кривая В) с уменьшенным углом наклона к оси деформации X. В результате хеслкпсть ноисовой пружины, выполненной согласно предло- женному способу (кривая В), уменьшена в сравнении с жесткостью аналогичной ирисовой пружины, выполненной согласно способу-прототипу (кривая А)при значении нагрузки упругого подвеса. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать ирисовые пружины малой жесткости, способные одновременно при незначительных осевых деформациях нести инертные массы, что решает проблему создания низкочастотных сейсмометров.

В сравнении с известным способом получения ирисовых пружин малой жесткости по предлагаемому способу требуется гораздо меньший угол отгиба/8для получения одинаково малой жесткости.-Благодаря этому меньше закручиваются рабочие элементы и отсюда боковая жесткость их не уменьшается. В результате качество сейсмодатчиков улучшается из-за меньшей чувствительности к боковым помехам..

Формула изобретения Способ получения ирисовых пружин малой жесткости, заключающийся в их осевой деформации, закреплении в оправке с последующим отгибом участков рабочих элементов, прилегающих к опорным кольцам, по отношению к плоскостям последних и последующей термообработке, о т-л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью улучшения жест- костных характеристик при сохранении не- сущзй способности, участки рабочих элементов, прилегающие к опорним кольцам, отгибают по отношению к плоскостям последних в направлении от меньшего кольца к большему.

Изобретение относится к способам изготовления пружин измерительной техники i/t может быть применено в низкочастотных сейсмоприемниках, основанных на использовании ирисовых пружин малой жесткости Это достигается тем, что в известном способе получения ирисовых пружин малой жесткости, заключающемся в их осевой деформации, закреплении в оправке с последующим отгибом участков рабочих элементов, прилегающих к опорным кольцам, и последующей термообработке, участки рабочих элементов, прилегающих к опорным кольцам отгибают по отношению к плоскостям последних в направлении от меньшего кольца к большему 3 ил.

Фиг. 2

Фиг.Э

10 х,мм