[發(fā)明專利]基于能量平衡的緊湊型恒力彈簧支吊架凸輪曲線設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910933752.6
• 申請(qǐng)日: 2019-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN110657312B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 剛憲約;楊露露;吳海志;朱曉蕙;張帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37223
• 代理人: 孫愛華

基于能量平衡的緊湊型恒力彈簧支吊架凸輪曲線設(shè)計(jì)方法，屬于恒力彈簧支吊架技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于：包括如下步驟：步驟1001，確定緊湊型恒力彈簧支吊架運(yùn)動(dòng)過程中的能量轉(zhuǎn)移關(guān)系；步驟1002，確定彈簧的彈簧力；步驟1003，建立刀型凸輪的轉(zhuǎn)角與負(fù)載管垂直位移的微分方程；步驟1004，建立刀型凸輪的轉(zhuǎn)角與負(fù)載管垂直位移的代數(shù)方程；步驟1005，建立刀型凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方程；步驟1006，求解刀型凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方程。在本基于能量平衡的緊湊型恒力彈簧支吊架凸輪曲線設(shè)計(jì)方法中，根據(jù)緊湊型恒力彈簧支吊架運(yùn)動(dòng)過程中的能量變化關(guān)系對(duì)恒力彈簧支吊架凸輪曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)，所得結(jié)果形式簡(jiǎn)單、模型誤差小。

技術(shù)領(lǐng)域

基于能量平衡的緊湊型恒力彈簧支吊架凸輪曲線設(shè)計(jì)方法，屬于恒力彈簧支吊架技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

火力發(fā)電廠、核電站、石油化工和供暖企業(yè)等均需要短則數(shù)百米、長(zhǎng)則上百千米的輸送管道實(shí)現(xiàn)氣、水、煙、風(fēng)等物料輸送，且需要在復(fù)雜交變的內(nèi)部溫度、壓力、流體載荷和外部風(fēng)、雨、沖擊載荷下持續(xù)可靠工作。由于輸送管道的承載波動(dòng)以及管壁熱脹冷縮，管道會(huì)產(chǎn)生幾十甚至數(shù)百毫米的豎直變形。若采用剛性支架支撐，會(huì)妨礙管道豎直變形，產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力以及局部應(yīng)力集中，并且通過管道系統(tǒng)將此力傳遞到固定支架和相連的設(shè)備上，對(duì)這些設(shè)備的安全構(gòu)成破壞，嚴(yán)重影響管道設(shè)備及周邊環(huán)境安全；若采用普通彈簧支撐，雖然能在一定程度上減少附加應(yīng)力，但管道支點(diǎn)載荷與豎直位移成正比，無法從根本上消除管道附加應(yīng)力。目前，輸送管道大量采用各式恒力彈簧支吊架進(jìn)行支撐，以保證管道合理變形，避免荷載轉(zhuǎn)移、減少管道和接口應(yīng)力。

目前，德國(guó)LISEGA公司開發(fā)了一種緊湊型恒力彈簧支吊架，相較于目前市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛的主輔式恒力彈簧支吊架，減少了軸向的主簧，結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時(shí)具有恒定度高、重量低、無橫向位移等特點(diǎn)，更加適用于安裝高度有限的工程情境。刀型凸輪是緊湊型恒力彈簧支吊架的核心部件，其曲線的設(shè)計(jì)精度直接影響支吊架支撐力的恒定度。

由于緊湊型恒力彈簧支吊架的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的主輔式恒力彈簧支吊架的結(jié)構(gòu)存在較大變化，因此在現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)于的主輔式恒力彈簧支吊架研究時(shí)所建立的數(shù)學(xué)模型以及設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無法直接應(yīng)用到緊湊型恒力彈簧支吊架中。因此，設(shè)計(jì)一種針對(duì)緊湊型恒力彈簧支吊架的凸輪曲線的技術(shù)方法，以提高支吊架產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平、可靠性及支撐恒定度，成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種根據(jù)緊湊型恒力彈簧支吊架運(yùn)動(dòng)過程中的能量變化關(guān)系對(duì)恒力彈簧支吊架凸輪曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)，所得結(jié)果形式簡(jiǎn)單、模型誤差小的緊湊型恒力彈簧支吊架凸輪曲線的力平衡設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該基于能量平衡的緊湊型恒力彈簧支吊架凸輪曲線設(shè)計(jì)方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1001，確定緊湊型恒力彈簧支吊架運(yùn)動(dòng)過程中的能量轉(zhuǎn)移關(guān)系；

步驟1002，確定彈簧在緊湊型恒力彈簧支吊架運(yùn)動(dòng)過程中的彈簧力；

步驟1003，建立緊湊型恒力彈簧支吊架中刀型凸輪的轉(zhuǎn)角與負(fù)載管垂直位移的微分方程；

步驟1004，建立緊湊型恒力彈簧支吊架中刀型凸輪的轉(zhuǎn)角與負(fù)載管垂直位移的代數(shù)方程；

步驟1005，建立緊湊型恒力彈簧支吊架刀型凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方程；

步驟1006，求解緊湊型恒力彈簧支吊架刀型凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)方程。

優(yōu)選的，步驟1001中所述的能量轉(zhuǎn)移關(guān)系表達(dá)式為：

其中，F(xiàn)為輸出載荷，F(xiàn)₁為彈簧的作用力，h為彈簧與刀型凸輪接點(diǎn)到凸輪轉(zhuǎn)軸的垂直距離。

優(yōu)選的，步驟1002中所述彈簧力的表達(dá)式為：