Винтовая пружина из полимера Советский патент 1992 года по МПК F16F1/06 

Изобретение относится к деталям машин и может быть использовано в качестве пружины, обладающей высокой прочностью и малым весом.

Известны витые цилиндрические пружины, выполненные в виде спиральных витков металлической проволоки.

Наиболее близкой к заявляемому техническому решению является пружина, содержащая спиральные многожильные витки.

Пружина имеет ряд существенных недостатков, а именно:

-пружина имеет ограниченный запас прочности;

-пружина имеет высокий вес и не может быть использована в авиации, космической технике и т. д.

-под действием нагрузки отдельные витки проволоки перемещаются друг относительно друга, что снижает упругие свойства пружины;

-при нагрузке материал пружины работает неравномерно, осевое сечение не нагружено, а наружное-воспринимает максимальную нагрузку;

- при высокочастотных нагрузках в наружных слоях образуются трещины, и пру- жина выходит из строя.

Цель изобретения - повышение прочности пружины.

Указанная цель достигается тем, что винтовая пружина из полимера имеет предварительное напряжение и свита из жил, соединенных между собой связующим, каждая из которых в поперечном сечении представляет собойтреугольник, уменьшающийся по размерам от центра к периферии.

На фиг, 1 представлен общий вид пружины, на фиг. 2 - поперечный разрез спирали.

Пружина имеет спиральные витки 1, выполненные из полимерных жил 2, имеющих поперечное сечение в виде равностороннего треугольника и жестко соединенных между собой полимерным связующим. Поперечное сечение жил 2 уменьшается от центра к периферии витков 1. Угол свивки жил 2 равен 45°, а волокна находятся в предварительно напряженном соС

стоянии. В качестве материала волокон может быть выбран базальт, который в 4 раза легче металла, обладает высокой прочностью на растяжение и легко протягивается через фильеры любого профиля до толщины 0,05-2 мкм, при этом структура не имеет дефектов. В качестве материала может быть использовано и углеволокно. Поперечное сечение в виде равностороннего треугольника обеспечивает максимальную же- ст кость, большую поверхность контакта, возможность создать плотную упаковку, т. е. уменьшить слой связующего между волокнами, что увеличивает прочность. В центре при нагрузке напряжение минимальное - жилы 2 более толстые, на периферии напряжение максимальное - большое число тончайших волокон -максимальная прочность. Угол расположения жил 2 45°, что соответствует направяению касательных напряжений при кручении.

Пружину изготавливают следующим образом:

На приспособлении или на оправке производят навивку жил 2, смачивая их свя- зующим, например эпоксидной или полиэфирной смолами. Жилы 2 находятся в растянутом состоянии, лишнее связующее выдавливается и удаляется. После отвердевания смолы пружина готова к работе. Жи-

лы 2 при этом зафиксированы в напряженном состоянии. При работе внешним силам необходимо преодолеть предварительное напряжение, после чего в волокнах создается активное напряжение. В зависимости от вида пружины (растяжения или сжатия) создается предварительное напряжение сжатия или растяжения.

Пружина работает следующим образом:

Под действием нагрузки, которая стремится растянуть жилы 2 и произвести их относительное перемещение, деформация отсутствует. Это происходит из-за высокой прочности волокон и связующего. Кроме того, сам материал хорошо демпфирует колебания, особенно на границах сред связующее - волокно, Наибольший эффект имеет место при высокочастотных силовых воздействиях на пружину.

Формула изобретения Винтовая пружина из полимера, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности, пружина предварительно напряжена и свита из жил, соединенных между собой связующим, каждая из которых в поперечном сечении представляет собой треугольник, уменьшающийся по размерам от центра к периферии.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: винтовая пружина из полимера предварительно напряжена и свита из жил, соединенных между собой связующим, каждая из которых представляет собой в поперечномсечениитреугольник, уменьшающийся по размерам от центра к пеоиферии. 2 ил.

fii/г. 2