RU2112164C1

RU2112164C1 - Spring device

Info

Publication number: RU2112164C1
Application number: RU96111090A
Authority: RU
Inventors: И.М. Бартенев; В.И. Посметьев
Original assignee: Воронежская государственная лесотехническая академия
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1998-05-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: spring device has housing provided with internal radial groove wherein a rod is placed. The rod is rigidly connected to the locking bushing which has the outside radial groove. The device also has a sleeve with through openings in its wall containing the balls of the locator. The damper is mounted coaxially to the rod between the bottoms of the bushing and the sleeve. The sleeve has a flange. The shock absorber made of elastic material is placed between the housing and the flange. The damper can be made up as a spring whose compression force exceeds the force of preliminary compression of the flexible member. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, и в частности к устройствам для защиты рабочих органов и других ответственных элементов конструкций машин и механизмов от перегрузок. The invention relates to mechanical engineering, and in particular to devices for protecting working bodies and other critical structural elements of machines and mechanisms from overloads.

Известно пружинное устройство, содержащее корпус с помещенным в нем штоком, упругий элемент в виде набора пружин различной жесткости и длины, размещенных последовательно между корпусом и штоком, а также фиксаторы в виде шариков размещенных в сепараторе, установленных между пружинами и взаимодействующих с проточками в корпусе и на штоке [1]. A spring device is known, comprising a housing with a rod placed in it, an elastic element in the form of a set of springs of different stiffness and length, placed in series between the housing and the rod, as well as clamps in the form of balls placed in a separator installed between the springs and interacting with grooves in the housing and on the stock [1].

Недостатками такого устройства являются отсутствие возможности свободного перемещения штока в конце его хода после выключения из работы пружин, а также неизбежные ударные нагрузки на конструкцию механизма в момент включения и выключения фиксаторов из-за отсутствия в устройстве амортизаторов. The disadvantages of this device are the lack of free movement of the rod at the end of its stroke after turning off the springs, as well as the inevitable shock loads on the structure of the mechanism at the time of switching on and off the clamps due to the absence of shock absorbers in the device.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пружинное устройство шарикового замка гидроцилиндра, включающего корпус с внутренней радиальной проточкой и размещенных в нем стакана, упругого элемента и запорной втулки с наружной радиальной проточкой, а также механизм фиксации, содержащий шарики, размещенные в сквозных отверстиях в стенке стакана и взаимодействующие с проточками и втулки [2]. The closest in technical essence to the proposed one is a spring device of a ball lock of a hydraulic cylinder, comprising a housing with an internal radial groove and a cup placed therein, an elastic element and a locking sleeve with an external radial groove, as well as a locking mechanism containing balls placed in through holes in the wall cups and interacting with grooves and bushings [2].

Недостатком устройства является его недостаточная надежность, так как запорная втулка, не имея жесткой связи со штоком, не может перемещаться вместе с ним и не в состоянии выключить упругий элемент при перегрузках. К тому же, из-за отсутствия в устройстве демпфера и амортизатора, оно подвержено ударным нагрузкам при взаимодействии шариков с проточками. The disadvantage of this device is its lack of reliability, since the locking sleeve, without having a rigid connection with the rod, cannot move with it and is not able to turn off the elastic element during overloads. In addition, due to the absence of a damper and a shock absorber in the device, it is subject to shock loads during the interaction of balls with grooves.

Задача изобретения - повышение надежности устройства путем безударного включения и выключения его упругого элемента. The objective of the invention is to increase the reliability of the device by shockless turning on and off its elastic element.

Это достигается тем, что в известном устройстве, включающем корпус с внутренней радиальной проточкой, в котором размещены шток, упругий элемент, запорная втулка с наружной радиальной проточкой и стакан, а также механизм фиксации, содержащий шарики, размещенные в сквозных отверстиях в стенке стакана, шток жестко соединен со втулкой, между днищами втулки и стакана соосно штоку установлен демпфер, а между корпусом и фланцем, выполненным на свободном конце стакана, размещен амортизатор из эластичного материала. При этом значения глубины проточек в корпусе и на втулке a и толщины стенки стакана b, определяются из соотношения a : b = 3 : 4. Кроме того, демпфер выполнен в виде пружины с предельной силой упругого сжатия, превышающей силу предварительного сжатия упругого элемента. This is achieved by the fact that in the known device comprising a housing with an internal radial groove, in which a rod, an elastic element, a locking sleeve with an external radial groove and a cup are placed, as well as a locking mechanism containing balls placed in through holes in the wall of the cup, the stock it is rigidly connected to the sleeve, a damper is installed coaxially between the bottoms of the sleeve and the cup, and a shock absorber made of elastic material is placed between the body and the flange made on the free end of the cup. In this case, the values of the depth of the grooves in the housing and on the sleeve a and the wall thickness of the glass b are determined from the ratio a: b = 3: 4. In addition, the damper is made in the form of a spring with a maximum elastic compression force exceeding the pre-compression force of the elastic element.

На фиг. 1 изображено пружинное устройство в исходном положении; на фиг. 2 - устройство в момент выключения упругого элемента; на фиг. 3 - устройство при полностью выключенном упругом элементе; на фиг. 4 - разрез A-A. In FIG. 1 shows a spring device in its initial position; in FIG. 2 - the device at the time of switching off the elastic element; in FIG. 3 - the device when the elastic element is completely off; in FIG. 4 is a section A-A.

Пружинное устройство включает (фиг. 1) корпус 1 с внутренней радиальной проточкой, в котором размешены шток 2, упругий элемент 3, запорная втулка 4 с наружной радиальной проточкой и стакан 5, а также механизм фиксации, содержащий шарики 6, размещенные в сквозных отверстиях в стенке стакана 5. При этом шток 2 жестко соединен со втулкой 4, а между днищами втулки 4 и стакана 5 соосно штоку установлен демпфер в виде пружины сжатия 7, а между корпусом 1 и фланцем, выполненным на свободном конце стакана 5, размещен амортизатор 8 из эластичного материала. Для создания усилия предварительного нагружения упругого элемента 3 служит цилиндрическая гайка 9. The spring device includes (Fig. 1) a housing 1 with an internal radial groove, in which a rod 2, an elastic element 3, a locking sleeve 4 with an external radial groove, and a cup 5 are placed, as well as a locking mechanism containing balls 6 placed in through holes in the wall of the glass 5. In this case, the rod 2 is rigidly connected to the sleeve 4, and between the bottoms of the sleeve 4 and the glass 5, a damper is installed coaxially to the rod in the form of a compression spring 7, and a shock absorber 8 is placed between the body 1 and the flange made on the free end of the glass 5 elastic material. To create a preload force of the elastic element 3 is a cylindrical nut 9.

Пружинное устройство работает следующим образом. The spring device operates as follows.

В исходном положении (фиг. 1) шарики 6 находятся одновременно в сквозных отверстиях стенки стакана 5 на величину его толщины, которая для предотвращения заклинивания устройства должна составлять 4/7 части от диаметра D шарика (фиг. 4) и в проточке корпуса 1 на глубину 3/7 D, и таким образом фиксируют стакан от осевого перемещения относительно корпуса. В этом положении устройство посредством штока 2 воспринимает рабочую нагрузку в пределах допустимой, а сам шток вместе с жестко соединенной втулкой 4 может совершать при этом возвратно-поступательные движения в пределах длины наружной образующей цилиндрической поверхности втулки 4. In the initial position (Fig. 1), the balls 6 are simultaneously in the through holes of the wall of the glass 5 by the value of its thickness, which to prevent jamming of the device should be 4/7 of the diameter D of the ball (Fig. 4) and in the groove of the housing 1 to a depth 3/7 D, and thus fix the glass from axial movement relative to the housing. In this position, the device by means of the rod 2 takes the working load within the permissible, and the rod itself, together with the rigidly connected sleeve 4, can make reciprocating movements within the length of the outer generatrix of the cylindrical surface of the sleeve 4.

При превышении расчетной нагрузки на упругом элементе 3 (фиг. 3), шток 2 и втулка 4 совместно перемещаются в крайнее левое положение и сжимают упругий элемент 3. При этом в момент, когда проточка на втулке совместится с отверстиями в стакане 5, шарикам 6 открывается доступ для их перехода в эту проточку. Шарики под действием результирующей силы от нормальных сил F и R (фиг. 2), воздействующих на шарики со стороны соответственно цилиндрических поверхностей сквозных отверстий в стакане 5 и конической поверхности проточки в корпусе 1, переходят в проточку на втулке на величину 3/7 D. В то же время, так как шарики вышли из проточки в корпусе и больше не фиксируют между собой корпус 1 и стакан 5, дальнейшее движение штока 2 происходит совместно уже со стаканом при выключенном из работы упругом элементе 3 (фиг. 3). В этот момент усилие на штоке резко снижается и обусловливается лишь силами трения шариков о контактируемые поверхности корпуса, стакана и втулки. If the calculated load on the elastic element 3 (Fig. 3) is exceeded, the rod 2 and the sleeve 4 jointly move to the leftmost position and compress the elastic element 3. At the same time, when the groove on the sleeve is combined with the holes in the glass 5, the balls 6 open access for their transition to this groove. The balls under the action of the resulting force from the normal forces F and R (Fig. 2) acting on the balls from the side of respectively the cylindrical surfaces of the through holes in the cup 5 and the conical surface of the groove in the housing 1, pass into the groove on the sleeve by 3/7 D. At the same time, since the balls come out of the groove in the body and no longer fix the body 1 and the glass 5 between themselves, the further movement of the rod 2 occurs together with the glass when the elastic element 3 is turned off (Fig. 3). At this moment, the force on the rod decreases sharply and is determined only by the friction forces of the balls on the contacting surfaces of the housing, cup and sleeve.

После снятия нагрузки на устройство, шток 2, увлекаемый ведущим звеном (не показано), перемещается вправо, и приводит устройство в исходное положение (фиг. 1) в обратной последовательности. After removing the load on the device, the rod 2, carried away by the leading link (not shown), moves to the right, and brings the device to its original position (Fig. 1) in the reverse sequence.

Для снижения ударных нагрузок от воздействия упругого элемента 3 при контакте свободного торца втулки 4 с днищем стакана 5, установлен демпфер в виде пружины 7 с предельной силой упругого сжатия, превышающей силу предварительного сжатия упругого элемента 3. Кроме этого безударная работа устройства обеспечивается также амортизатором 8 из эластичного материала, закрепленного на торце корпуса 1 и с которым при ударах контактирует фланец стакана 5. To reduce the shock loads from the action of the elastic element 3 when the free end of the sleeve 4 contacts the bottom of the cup 5, a damper is installed in the form of a spring 7 with a maximum elastic compression force exceeding the pre-compression force of the elastic element 3. In addition, the shock-free operation of the device is also provided by the shock absorber 8 of elastic material fixed to the end face of the housing 1 and with which the flange of the glass 5 contacts during impacts.

По сравнению с прототипом изобретение позволяет надежно защищать элементы машин и механизмов при перегрузках путем выключения упругого элемента из работы. Compared with the prototype, the invention allows to reliably protect elements of machines and mechanisms during overloads by turning off the elastic element from work.

Claims

1. A spring device, comprising a housing with an internal radial groove, in which a rod, an elastic element, a locking sleeve with an external radial groove and a cup are placed, as well as a locking mechanism containing balls placed in through holes in the wall of the cup, characterized in that the stock it is rigidly connected to the sleeve, a damper is installed coaxially with the stem between the bottoms of the sleeve and the cup, and a shock absorber made of elastic material is placed between the body and the flange made on the free end of the cup.

2. The device according to claim 1, characterized in that the ratio of the depth of the grooves a in the housing and on the sleeve and the wall thickness b is 3: 4.

3. The device according to claim 1, characterized in that the damper is made in the form of a spring with an ultimate elastic compression force exceeding the pre-compression force of the elastic element.