[發(fā)明專利]一種剛性彈簧

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010214905.0
• 申請(qǐng)日: 2010-07-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101871497A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬宏計(jì);席晨飛;余國(guó)民;錢(qián)琪;李軍強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州紐威機(jī)床設(shè)計(jì)研究院有限公司;紐威數(shù)控裝備(蘇州)有限公司
• 主分類號(hào): F16F1/34
• 分類號(hào): F16F1/34
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種彈簧，具體涉及一種剛性彈簧。

背景技術(shù)

彈簧是一種利用彈性來(lái)工作的機(jī)械零件，目前已經(jīng)得到了極為廣泛的應(yīng)用。按照彈簧形狀，可分為碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、螺旋彈簧、截錐渦卷彈簧以及扭桿彈簧等，其制造材料一般來(lái)說(shuō)應(yīng)具有高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性及良好的熱處理性能等，常用的有碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹彈簧鋼以及銅合金、鎳合金和橡膠等。

另一方面，在機(jī)械行業(yè)中，經(jīng)常需要在設(shè)備中安裝一些填充部件，以填充兩個(gè)部件之間的間隙，防止兩者直接發(fā)生磕碰，起到緩沖的作用。由于設(shè)備在運(yùn)作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生劇烈震動(dòng)、搖晃或工況變化等情況，導(dǎo)致兩者之間的間隙時(shí)大時(shí)小，因此要求上述填充部件具有極好的剛性，并具有一定的彈性，使填充部件始終塞滿并漲緊于間隙中，起到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖饔谩Ｄ壳埃玫淖疃嗟奶畛洳考锹菪龔椈桑欢鋭傂砸话爿^小，當(dāng)受到較大載荷時(shí)，彈簧可能會(huì)塑性變形而失效；而如果選用墊片或墊圈，當(dāng)工況變化導(dǎo)致間隙變大時(shí)，又無(wú)法起到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種具有極高剛性的剛性彈簧。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種剛性彈簧，所述彈簧為空心柱體結(jié)構(gòu)，柱體上同軸設(shè)有至少一個(gè)內(nèi)凹的變徑部，所述變徑部在彈簧縱剖面上為凹槽，凹槽的深度和彈簧柱體寬度的比例為1～4∶10，凹槽的兩個(gè)起始部和凹槽底部3點(diǎn)之間形成的夾角a為45～150度。

上文中，所述彈簧為空心柱體結(jié)構(gòu)，其可以是圓柱、橢圓柱或方柱，優(yōu)選圓柱。所述柱體上的變徑部可以是一個(gè)或多個(gè)，當(dāng)設(shè)有2個(gè)以上變徑部時(shí)，這些變徑部的大小及深度可以相同或不同；所述變徑部在彈簧縱剖面上為凹槽，該凹槽可以是圓弧、拋物線、V形或U形等。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)變徑部的凹槽深度和柱體寬度比超出40％，則剛性下降很多；而比例不到10％時(shí)，則剛性又太高，變形量太小，彈性不足。所述夾角a的范圍，如小于45度，則不利于加工，且容易應(yīng)力集中；而夾角過(guò)大，超過(guò)150度，則剛性過(guò)高，變形量太小，彈性不足。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述彈簧為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，柱體上設(shè)有1個(gè)變徑部，所述變徑部在彈簧縱剖面上為弧形凹槽，凹槽的深度和彈簧柱體直徑的比例為1∶7，凹槽的兩個(gè)起始部和凹槽底部3點(diǎn)之間形成的夾角a為90度。

優(yōu)選的技術(shù)方案，所述彈簧為空心圓柱體結(jié)構(gòu)，柱體上設(shè)有2個(gè)相同的變徑部，所述變徑部在彈簧縱剖面上為V形凹槽，凹槽的深度和彈簧柱體直徑的比例為4∶10，凹槽的兩個(gè)起始部和凹槽底部3點(diǎn)之間形成的夾角a為45度。

本發(fā)明的剛性彈簧具有很高的剛性，又具有一定的可壓縮量，其剛性還可以根據(jù)要求，通過(guò)改變變徑部的結(jié)構(gòu)、尺寸、數(shù)量等來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的剛性彈簧在工作狀態(tài)下的內(nèi)應(yīng)力很低，分布較均勻，可以由小尺寸結(jié)構(gòu)承受較大載荷。在使用時(shí)可先施加預(yù)壓(或預(yù)拉)，在彈簧中儲(chǔ)存一定的能量，軸向載荷變大時(shí)，彈簧可以被繼續(xù)微量壓縮(或拉伸)，當(dāng)工況變化產(chǎn)生間隙時(shí)，該彈簧可自動(dòng)微小補(bǔ)償。此外，為了減小彈簧兩端面的接觸應(yīng)力，將兩端做的稍大一些；為了避免應(yīng)力集中等問(wèn)題，所有過(guò)渡線都為圓弧曲線，并且圓弧半徑都有嚴(yán)格要求。彈簧的凹槽，目的是提供彈性變形，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償。研究發(fā)現(xiàn)，該彈簧的剛性主要由該筒體厚度、凹槽結(jié)構(gòu)及凹槽數(shù)量決定。同時(shí)，彈簧的等效應(yīng)力分布也與簡(jiǎn)體厚度、凹槽形狀、各過(guò)渡處倒角有關(guān)，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)同時(shí)兼顧剛性值與等效應(yīng)力，缺一不可。

由于上述技術(shù)方案的采用，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明開(kāi)發(fā)了一種新的彈簧，其具有極高的剛性，剛性可達(dá)到20000N/0.01mm，與同規(guī)格的螺旋彈簧相比，本發(fā)明的彈簧的剛性是螺旋彈簧的20倍以上，具有顯著的效果。

2.本發(fā)明的彈簧不僅具有極高的剛性，又具有一定的可壓縮量，可替代墊圈使用，可應(yīng)用于填充具有較大載荷的設(shè)備間隙中，使用時(shí)可先施加預(yù)壓(或預(yù)拉)，在彈簧中儲(chǔ)存一定的能量，軸向載荷變大時(shí)，彈簧可以被繼續(xù)微量壓縮(或拉伸)，而當(dāng)工況變化產(chǎn)生間隙時(shí)，該彈簧可自動(dòng)微小補(bǔ)償。

3.本發(fā)明的彈簧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制備，且成本較低，適于工業(yè)化應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

附圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的縱剖圖；

附圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的縱剖圖；

附圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的應(yīng)用示意圖。

其中：1、凹槽；2、絲杠；3、法蘭；4、鎖緊螺母；5、螺釘；6、軸承；7、油封；8、軸承內(nèi)隔套；9、內(nèi)隔套；11、剛性彈簧；12、支承座。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例一：