Кольцевая волнистая пружина Советский патент 1993 года по МПК F16F1/32 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано преимущественно в тяжелонагруженных резьбовых соединениях.

Известна кольцевая волнистая пружина с поперечной плоскостью симметрии, изготавливаемая рельефной формовкой из плоского кольца толщиной 0,3-0,5 мм и шириной 0,06-0,10 его наружного диаметра. Плоскость симметрии пружины делит ее на одинаковое число пологих полуволн, которые с торцов выглядят как выпуклости- вершины, а в перевернутом положении как вогнутости-впадины. В радиальном направлении вершины восходят от внутренней кромки пружины к ее наружной кромке. Опорными элементами пружины в ее слабонагруженном положении являются периферийные (самые высокие) участки вершин, в средненагруженном большая часть ее выпуклых поверхностей, в полностью сжатом - вся поверхность торцов.

Недостатком пружины является ее весьма малая жесткость, что исключает возможность ее использования в тяжелонагруж енных резьбовых соединениях с нормированной осевой силой.

Известна также кольцевая волнистая пружина, у которой каждая вершина одной из торцовых поверхностей от поперечной плоскости симметрии снабжена выступом. Выступы размещены в средней части вершин (на средней образующей) на одинаковом расстоянии (радиусе) от продольной оси симметрии пружины (в одном кольцевом ряду) и служат ей опорными элементами.

Такая пружина имеет увеличенные ширину и толщину тела, поэтому ее изготавливают либо из плоского кольца-заготовки, либо, например, прессованием из порошкообразного материала, литьем и другими способами. Если пружину получают из плоского кольца, то его сначала помещают между рабочими элементами, установленными в двух полуформах по окружности с одинаковым угловым (линейным) шагом, равным длине полуволны. Прикладывая внешнюю силу, вынуждают рабочие элементы внедряться в поверхность торцов заготовки и выдавливать углубления в местах их контакта. При этом деформируемый материал приобретает форму выдавок (выступов), быстро увеличивающихся в объеме с ростом нагрузки. Ускоренное увеличение размеров углубИ

VJ

О

J ю

СА)

лений и выступов прекращается, когда кольцо начинает терять устойчивость. Этот момент отмечается появлением на периферийной части кольца едва заметных вершин-впадин. Далее наступает операция формовки, сопровождающаяся дальнейшим возрастанием нагрузки на рабочие эле- менты и формированием волйистого рельефа. В готовой пружине выступы расположены на первой торцовой поверхности (на выпуклых поверхностях вершин), а углубления - на второй торцовой поверхности (на вогнутых поверхностях вершин - во впадинах).

Волнистая пружина с выступами на выпуклых поверхностях вершин позволяет легко стопорить резьбовое соединение. Стопорение осуществляют как размещением выступов в углублениях, выполняемых на опорных поверхностях крепежной гайки (головки болта) и корпусной детали. Несмотря, однако, на такое преимущество этой пружины перед предыдущей пружиной, использовать ее в тяжелонагруженных резьбовых соединенияхтакже не представляется возможным из-за ее малой жесткости, определяемой ее малой шириной, которая ограничена поперечными размерами гайки (головки болта).

Целью изобретения является расширение диапазона жесткости пружины.

Эта цель достигается тем, что в известной кольцевой волнистой пружине с выступом на каждой вершине одной из торцовых поверхностей от поперечной плоскости симметрии, на вершинах волнистых поверхностей выполнены дополнительные выступы, расположенные или на вершинах второй торцовой поверхности (в ее впадинах), или на ее вершинах первой торцовой поверхности (на выпуклых поверхностях) на расстояний от центра пружины, отличном от расстояния расположения основных выступов, или на вершинах обеих торцовых поверхностей, причем при расположении выступов двумя концентричными рядами параметры пружины выбраны из соотношений

,18-0,32; ,50-0,77 ;

UHUH

0,77-0,86,

где В - ширина кольцевой пружины в поперечной плоскости симметрии;

Он - диаметр кольцевой пружины в поперечной плоскости симметрии;

М - расстояние между продольными осями пружины и выступа внутреннего ряда;

га - расстояние между продольными

осями пружины и выступа наружного ряда. Сущность изобретения поясняется чертежами пружин, изготавливаемых из плоских колец выдавливанием выступов концентричными (кольцевыми) рядами и по0 следующей формовкой волнистых поверхностей:

на фиг,1 и 2 изображена на плане и в диаметральном сечении четырехволновая пружина с дополнительными выступами,

5 расположенными во внутреннем ряду на вершинах второй торцовой поверхности (на вогнутых поверхностях вершин - во впадинах);

на фиг.З и 4 на таких же видах - четы0 рехволновая пружина с дополнительными выступами, расположенными во внутреннем ряду на вершинах первой торцовой, поверхности (на выпуклых поверхностях вершин);

5 нафиг.бибнатакихжевидах-трехвол- новая пружина с двумя рядами дополнительных выступов, из которых выступы внутреннего ряда расположены на вершинах первой торцовой поверхности, как и ос0 новные выступы, а выступы среднего ряда - на вершинах второй торцовой поверхности. Кольцевая волнистая пружина содержит основные выступы 1, расположенные в наружном кольцевом ряду на выпуклых по5 верхностях вершин 2 (на первой торцовой поверхности), и дополнительные выступы 3 и 4, размещенные ближе к центру пружины (во внутреннем и средних рядах) соответственно на вершинах первой и второй торцо0 вых поверхностей. При этом основные выступы получают воздействием рабочих элементов на углубления 5, дополнительные на углубления 6. Чтобы те и другие выступы отвечали предъявляемым к ним

5 требованиям в отношении их размеров и формы, целесообразно увеличивать жесткость кольца-заготовки путем одновременно формирования с ними вспомогательных выступов, для чего их располагают в кольцевых

0 рядах основных и вспомогательных выступов. Их получают приложением деформирующих сил к углублениям 8. Формовку волнистого рельефа производят приложением деформирующих сил только к тем рабочим

5 элементам, с помощью которых получают углубления 5 и выступы 1.

Введение в конструкцию пружины дополнительного внутреннего ряда выступов или несколько рядов таких выступов одновременно позволяет увеличить ее жесткость

до таких пределов, при которых ее номинальная осевая сила становится равной осевой силе тяжелонагруженного резьбового соединения, подвергающегося в эксплуатации вибрации и ударам. Это равенство при расположении основных и дополнительных выступов двумя концентричными рядами достигается при ширине пружины В, составляющей 0,18-0,32 ее наружного диаметра DH, и при условии, что дополнительные и основные выступы расположены от продольной оси пружины соответственно на расстояниях п 0,50-0,77 DH и Г2 0,77-0,86 DH. При сборке такого соединения предпочтительным является положение пружины, когда гайка свои- ми углублениями опирается на выступы ее внутреннего ряда, а углубления корпусной детали служат опорными площадками для выступов ее наружного ряда.

Статическую силу натяжения резьбово- го стержня определяют по величине упругой осадки пружины, контролируемой посредством измерения расстояния между

гайкой и корпусной деталью и сравнения его с такой же величиной упругой деформации на графике градуировки пружины.

Внешние механические колебания в рабочем положении резьбового соединения поступают на пружину через ее выступы, при этом часть энергии осевых (поперечных) колебаний затрачивается на сжатие ее вершин, сопровождающееся некоторым выпрямлением их криволинейных поверхностей и последующим восстановлением их первоначальной формы при ее разжатии. Энергия же торцовых (продольных) колебаний поглощается вершинами за счет их высокой гибкости, которая свойственна такой пружине благодаря наличию плеча между выступами соседних кольцевых рядов.

Если волнистая пружина служит деталью соединений и узлов иных конструкций и назначений, то ее опорными элементами также могут быть ее углубления, с помощью которых получают основные и дополнительные выступы.

Использование: в резьбовых соединениях. Сущность изобретения: пружина выполнена волнистой с выступами на вершинах волн. В случае расположения выступов двумя концентричными рядами параметры пружины выбраны из определенного соотношения. 6 ил.

Формула изобретения Кольцевая волнистая пружина с выступами на каждой вершине одной из торцевых поверхностей от плоскости, проходящей через центр пружины перпендикулярно ее продольной оси симметрии, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения диапазона ее жесткости, на вершинах волнистых поверхностей выполнены дополнительные выступы, расположенные или на вершинах второй торцевой поверхности, или на вершинах первой торцевой поверхности на расстоянии от центра пружины, отличном от расстояния расположения основных выступов, или на вершинах обеих торцевых поверхностей.

В/DH 0,18-0,32; Р- 0,50-0,77;

UH

Ј 0,77-0,86, UH

где В - ширина кольцевой пружины в попе- речной плоскости симметрии;,

DH - диаметр кольцевой пружины в поперечной плоскости симметрии,

П - расстояние между продольными осями пружины и выступом внутреннего ря- да;

га - расстояние между продольными осями пружины и выступом наружного ряда.

А-Д

#W./

Уиг.5