Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12045
.pdf
— Соединение может быть выполнено из двух половин продольно разделенного цилиндра, причем блоки
имеют углубления для размещения зажимных губок крепежных элементов. Эти блоки установлены на
несущих элементах и приспособлены для поворота вокруг своей продольной оси путем вдавливания клина
между краями блоков.
Для полного понимания изобретения, оно будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг.
1 представляет собой вид спереди машины, воплощающей настоящее изобретение.
На рис. 2 представлен увеличенный поперечный разрез по линии XAX на рис. 1, показывающий блоки
давления в их нормальном положении, а на рис. 3 — поперечный разрез, аналогичный рис. 2, но
показывающий блоки давления в рабочем или сжимающем положении.
На рис. 4 представлен увеличенный вид с торца части машины, показанной на рис. 1, с блоками давления в их
нормальном положении и [Цена 1l-] отверстием корпуса. Шариковые подшипники 13 и 15 выступают в
качестве опорных элементов для напорного блока 18, а шариковые подшипники 14 и 16 — в качестве опорных
элементов для напорного блока 17.
Блоки 17, 18 состоят из двух частей, которые в значительной степени симметричны и имеют цилиндрические
опорные поверхности, контактирующие с внутренними цилиндрическими поверхностями 85 их
шарикоподшипников. Для обеспечения свободного вращения двух блоков в противоположных направлениях,
на внутренней поверхности напорного блока 17 вырезаны участки в точках 28 и 29, препятствующие его
контакту с шариковыми подшипниками 13 и 15.
Блок 718 обрабатывается аналогичным образом в точках 30 и 90 31. Эти срезанные участки обладают
дополнительным преимуществом, заключающимся в уменьшении площади, на которой блоки должны быть
точно обработаны. В положении покоя блоки 17, 18, как показано на рис. 4, имеют небольшой зазор 19 между
собой. Рядом и под этим зазором находится ниша, а с каждой стороны – 21 ниша, простирающаяся по всей
длине блоков 17, 18 и служащая для приемника 316 33.
i PE -S- PECI FICTI ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения конвенции (Австрия): январь. 11, 1932. "'- " '-" Дата подачи заявки (в Соединенном
Королевстве): февраль. 11, 1932. № 23006/1 (Выделено из заявки № 4102/32.) ) Завершено. Принято к
рассмотрению: сентябрь. 11, 1933.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования, относящиеся к сжатию крепежных элементов на стрингерах скользящих застежек.
Я, д-р Мартин Винтверхальтер, проживающий по адресу: Фавидштрассе, 19. Я, гражданин Швейцарии, из
Санкт-Галлена, настоящим заявляю, что характер данного изобретения и способ его осуществления будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к способу и устройству для закрепления крепежных элементов на продольных
балках скользящих застежек путем сжатия губок элементов для их зацепления с продольными балками.
Целью настоящего изобретения является создание средств, позволяющих одновременно закрепить на
стрингере множество крепежных элементов, расположенных на нем.
Согласно настоящему изобретению, крепежные элементы, расположенные на стрингере, вставляются между
двумя блоками, которые могут вращаться в противоположных направлениях друг относительно друга и
сжимать губки крепежных элементов между сходящимися поверхностями двух блоков.
Блоки могут быть выполнены из двух половин продольно разделенного цилиндра, причем в блоках имеются
углубления для размещения зажимных губок крепежных элементов. Эти блоки установлены на несущих
элементах и приспособлены для поворота вокруг своей продольной оси путем вдавливания клина между
краями блоков.
Для полного понимания изобретения, оно будет описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых фиг.
1 представляет собой вид спереди машины, воплощающей настоящее изобретение.
На рис. 2 представлен увеличенный поперечный разрез по линии X-X на рис. 1, показывающий блоки
давления в их нормальном положении, а на рис. 3 — поперечный разрез, аналогичный рис. 2, но
показывающий блоки давления в рабочем или сжимающем положении.
Рис. 4 представляет собой увеличенный вид с торца части машины, показанной на рис. 1, с блоками давления
в их нормальном положении, а рис. 5 — вид, аналогичный рис. 4, но с блоками давления в их рабочем или
сжимающем положении.
Как показано на чертежах, станок 55 состоит из стойки 1, на которой установлен рабочий стол 2 и ползун 3,
который перемещается вверх и вниз с помощью эксцентрика или кривошипа с маховиком 4. На рабочем столе
2 установлены подшипники, поддерживающие вал 5 из 60, и эксцентрик, который может перемещаться с
помощью ручного рычага 6 для перемещения опор 7 вверх и вниз, причем на верхнем конце этих опор
расположена направляющая 8. На указанной направляющей 8 установлен шаблон или измерительный
инструмент 9, который служит для правильного позиционирования крепежных элементов 10 на продольных
балках 11.
Корпус 12 установлен на рабочем столе 2 и служит для размещения блоков давления и взаимодействующих с
ними деталей. В центре корпуса 12 имеется вырез, благодаря которому корпус в целом приобретает
U-образную форму. Внутри плеч U-образного корпуса установлены шаровые опоры 75 1-3, 14, 15 и
посадочное место 16, соосные с внутренним диаметром корпуса. Шариковые кольца 13 и 15 выступают в
качестве подшипниковых элементов для напорного блока 18, а шариковые кольца 14 и 16 — в качестве
подшипниковых элементов для напорного блока 17.
Блоки 17, 18 состоят из двух частей, которые в значительной степени симметричны и имеют цилиндрические
опорные поверхности, контактирующие с внутренними цилиндрическими поверхностями их
шарикоподшипников. Для того чтобы обеспечить свободное вращение двух блоков в противоположных
направлениях, у напорного блока 17 имеются вырезанные участки на внутренней поверхности в точках 28, 29,
так что он не может соприкасаться с шариковыми подшипниками 13 и 15.
Блок 18 обрабатывается аналогичным образом в точках 30 и 90 31. Эти срезанные участки обладают
дополнительным преимуществом, заключающимся в уменьшении площади, на которой блоки должны быть
точно обработаны. В положении покоя блоки 17 и 18, как показано на рис. 4, имеют небольшой зазор 19 между
собой. Рядом и под этим зазором находится углубление и 21 с каждой стороны, причем указанные углубления
проходят по всей длине блоков 17, 18 и служат для фиксации рейки 8 и шаблона 9 со струной 11 и
крепежными элементами 10 на ней. Последние упомянутые детали вставляются в углубления 20, 21, в то
время как блоки 17, 18 находятся в положении покоя, показанном на рис. 4.
Поршень 3, предназначенный для подъема и опускания путем вращения маховика 4, имеет на своем нижнем
конце клиновидный элемент 22, край которого входит в одно из углублений, образованных наклонными
поверхностями 23, 24 на блоках 17, 18 и соприкасающихся с роликами 25, 2G, установленными на каждом из
прижимных блоков.
i5. Работа станка осуществляется следующим образом: шаблон 9 вместе с расположенными на нем
стрингером ú1 и крепежными элементами 10 устанавливается на направляющую 8.
Эти детали вставляются в углубления 20, 21. При нажатии на рычаг 6 направляющая 8 поднимается, и
головки крепежных элементов упираются в нижнюю часть углублений блоков, тем самым плотно прижимаясь
к ребристому краю стрингера. Маховик 4 вращается, а поршень 3 и клиновидный элемент 22 опускаются из
положения, показанного на рис. 4, в положение, показанное на рис. 5. Блоки 17-18 будут вращаться вокруг
своей продольной оси в противоположных направлениях, в результате чего две их внутренние поверхности
32, 33 сойдутся на губках крепежных элементов 10 и плотно прижмут последние к шнурованному краю
стержня 11. Вследствие наклонного расположения губок на крепежных элементах, последние будут иметь
тенденцию деформироваться вниз во время прижима. Таким образом, крепежные элементы будут
испытывать боковое и нисходящее движение.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, заявляю, что то, что
я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_398817.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=398817&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB398817A
[]
f' r-l, I 'A x
о О тс,. >:; --; '
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения съезда (США): декабрь. 20, 1930.
Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): декабрь. 14, 1931.
Завершено: сентябрь. 14, 1933.
398 8L17 № 34,620/31.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Приборы для измерения силы.
Мы, JOHN CHATILJLON & SONAS, корпорация, учрежденная в соответствии с законами штата Нью-Йорк,
одного из Соединенных Штатов Америки, расположенная по адресу: 85, Клифф-стрит, L5, город Нью-Йорк,
штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, правопреемники РОБЕРТА БИНГХАЛА: ВАССОНА,
гражданина Соединенных Штатов Америки, проживающего по адресу: квартира 12, Riverview Apartments,
Риверсайд-драйв, Крэнфорд, штат Нью-Джерси, Соединенные Штаты Америки, настоящим заявляем о
наличии суммарных ошибок, возникающих при индивидуальной градуировке циферблатов или индикаторных
элементов, причем степень точности зависит от квалификации работника и проявленной им
осмотрительности. Или же, если движение передается через подходящий реечный механизм, то обычно
изменяют эффективный шаг или межосевое расстояние между соседними зубьями рейки, определяя
величину коррекции методом проб и ошибок. Все подобные ОШИБКИ.
СПЕЦИФИКАЦИЯ № 398817.
-Страница 12, строка 90, после "определено" вставить -ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО, сентябрь 2017 г., 1933 г.
--3---necI — это алгебраическое уравнение первой степени r 35, которое можно графически изобразить прямой
линией. Это предположение не совсем верно. Следовательно, возникает ошибка, обусловленная
несоответствием между истинным соотношением нагрузки и прогиба пружины и линейной зависимостью,
которая обычно использовалась при проектировании подобных устройств в целом.
Эта ошибка, в сочетании с незначительными ошибками, вызванными неточностями в работе, приводит к
неравномерной скорости перемещения индикаторных или регистрирующих устройств для измерения
нагрузки. До настоящего времени погрешность, обусловленная неравномерной скоростью деформации
пружины, не рассматривалась как отдельный элемент при проектировании аппарата. Были предприняты
попытки учесть вышеупомянутый fs [-Price 1' целиком или частично в системе сопротивления, в виде
винтового удлинения или пружины сжатия.
Таким образом, изобретение иллюстрируется и описывается в связи с измерительной машиной силы 90,
относящейся к типу весов, имеющей систему сопротивления, включающую цилиндрическую винтовую
пружину натяжения.
Изобретение может быть применено к другим типам машин для измерения силы, таким как, например,
динамометры, машины для измерения натяжения и различные классы измерительных приборов, в которых
используется система сопротивления, имеющая цилиндрическую винтовую пружину.
Изобретение заключается в способе 100' компенсации или устранения неравномерной скорости отклонения
относительно нагрузки одной или нескольких цилиндрических винтовых пружин системы сопротивления
машины измерения силы, характеризующемся признаком 105.
что пружина или пружины являются монетными. k N L ---I - ' --- 1 --- t 1 _ L \ СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАТЕНТА
Мы, JOHN CHATILLON & SONS, корпорация, зарегистрированная в соответствии с законами штата Нью-Йорк,
одного из Соединенных Штатов Америки, по адресу: 85, Клифф-стрит, город Нью-Йорк, штат Нью-Йорк,
Соединенные Штаты Америки, правопреемники РОБЕРТА БИНГЕМА ВАССОНА, гражданина Соединенных
Штатов Америки, проживающего по адресу: квартира 12, Riverview Apartments, Риверсайд-драйв, Крэнфорд,
штат Нью-Джерси, Соединенные Штаты Америки, настоящим заявляем о подлинности данного изобретения и
о способе его осуществления, который будет подробно описан и установлен в следующем заявлении: Данное
изобретение относится к машинам для измерения силы, предназначенным для измерения величины силы или
веса, и, в частности, к таким машинам, снабженным системой сопротивления силе, которая включает в себя
металлическую пружину.
Изобретение направлено на компенсацию или устранение одной из ошибок, существовавших при измерениях,
проводимых с помощью таких машин, использующих металлическую пружину.
Обычно предполагается, что зависимость между нагрузкой и деформацией пружины в единицах линейной
меры на единицу нагрузки для обычно используемых винтовых пружин является постоянной; другими
словами, что зависимость между нагрузкой и деформацией пружины представляет собой алгебраическое
уравнение первой степени, которое может быть графически изображено прямой линией. Это предположение
не совсем верно. Следовательно, возникает ошибка, обусловленная несоответствием между истинным
соотношением нагрузки и прогиба пружины и линейной зависимостью, которая обычно использовалась при
проектировании подобных устройств в целом.
Эта ошибка, в сочетании с незначительными ошибками, вызванными неточностями в изготовлении, приводит
к неравномерной скорости перемещения индикаторного или регистрирующего механизма относительно
нагрузки. До настоящего времени погрешность, обусловленная неравномерной скоростью деформации
пружины, не рассматривалась как отдельный фактор при проектировании аппарата. Были предприняты
попытки учесть вышеупомянутые [Цена 398,8817 № 34,620131.
Суммарные ошибки, возникающие при индивидуальной градуировке циферблатов или индикаторных
элементов, при точности в 55 градусов зависят от квалификации рабочего и степени проявленной
осторожности. Или, если движение передается через соответствующий реечный механизм, то обычно
изменяют эффективный шаг или межосевое расстояние между соседними зубьями рейки, определяя
величину коррекции методом проб и ошибок. Все подобные методы подвержены серьезным практическим
возражениям, которые в последнее время стали еще более актуальными в связи с требованиями повышения
точности и увеличением стоимости таких методов ручной коррекции по сравнению с операциями массового
производства.
Данное изобретение предусматривает выделение ошибки, возникающей из-за неравномерной скорости
деформации цилиндрических винтовых пружин относительно приращений нагрузки, и 75 использование
средств, с помощью которых отклонение, если таковое имеется, от равномерной скорости может быть
устранено или компенсировано, так что скорость смещения относительно нагрузки одного из элементов
индикатора или регистратора 80.
Механизм взаимодействия по отношению ко второму элементу указанного механизма должен быть
единообразным.
Распространенным типом измерительного прибора является весы. Взвешивание i.
В ряде случаев в весовых системах в качестве всей или части системы сопротивления используется
спиральная пружина растяжения или сжатия.
Таким образом, изобретение иллюстрируется и описывается в связи с измерительной машиной силы 90,
относящейся к типу весов, имеющей систему сопротивления, включающую цилиндрическую винтовую
пружину натяжения.
Изобретение может быть применено к другим типам машин для измерения силы, например, к 95.
Например, динамометры, машины для измерения натяжения и различные классы измерительных приборов, в
которых используется система сопротивления, имеющая цилиндрическую винтовую пружину.
Изобретение заключается в способе 100 компенсации или устранения неравномерной скорости отклонения
относительно нагрузки одной или нескольких цилиндрических винтовых пружин системы сопротивления
машины измерения силы, характеризующемся особенностью i05>, что пружина или пружины являются или
являются компенсированными. Дата конвенции (США): декабрь. 20, 1930.
Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): декабрь. 14, 1931.
Завершено: сентябрь. 14, 1933.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Приборы для измерения силы.
398,817 состоит из проволоки с равномерным эллиптическим поперечным сечением, малая ось которой
перпендикулярна оси катушки, причем указанная пружина или пружины Hieing - такого типа, что o _ 9rG; (как
определено здесь) равно нулю, причем соотношение между большой осью a поперечного сечения проволоки
и малой осью b обозначается как -a=3,87 b.
В модифицированном варианте изобретения пружина или пружины системы сопротивления состоят из
однородной проволоки прямоугольного сечения, меньший размер которой перпендикулярен оси витка, причем
указанная пружина или пружины имеют такой тип, что 3- (как определено здесь) равно нулю, а соотношение
между глубиной d проволоки и ее шириной b обозначается как d = 1,66 b.
В дополнительно модифицированном виде изобретение представляет собой способ компенсации или
устранения неравномерной скорости отклонения относительно нагрузки цилиндрических винтовых пружин
системы сопротивления машины измерения силы, характеризующийся тем, что система сопротивления
пружин включает в себя пружину с жесткостью tv h, которая 3 - 2 GJ (как определено здесь) tpe такой,
что3-2E(sL eie een k, где k — средняя величина, не превышающая -0,2, пружину, имеющую характеристику
положительного отклонения от равномерного растяжения относительно нагрузок, и калибровочное
устройство, благодаря которому системе сопротивления пружин может быть обеспечено практически нулевое
отклонение от равномерного растяжения относительно нагрузки.
Изобретение также распространяется на системы сопротивления усилию, в которых реализованы пружинные
системы, указанные выше.
Теперь обратимся к чертежам, иллюстрирующим несколько вариантов осуществления изобретения:
На рисунке 1 представлена схематическая иллюстрация спиральной пружины с равномерным диаметром
витка, подвешенной вертикально к горизонтальной поверхности, при этом один конец пружины может
свободно вращаться.
Рисунок 2 представляет собой схематическое изображение в перспективе и в развитии спирали винтовой
пружины с равномерным диаметром и равномерным шагом, а также показывает соотношения между
различными размерами такой спирали.
На рисунке 3 представлена схематическая иллюстрация эффективных составляющих силы, действующей на
пружину.
На рисунках 4, 4а и 4б представлены схематические изображения, демонстрирующие воздействие прямой
составляющей натяжения на проволоку пружины.
Рисунки 5, 5a и 5b представляют собой схематические изображения, демонстрирующие воздействие
сдвигового элемента на проволоку пружины.
На рисунке 6 представлена схематическая иллюстрация влияния изгибающих и крутящих составляющих. 65
Рисунки 7, S и 9 представляют собой схематические изображения, полученные соответственно при взгляде
вдоль линий A-H, A-O и A-E на рисунке 6.
На рисунке 10 показан вид спереди весов, у которых удалена часть циферблата 70, и изображена система
сопротивления, включающая цилиндрические винтовые пружины, изготовленные из проволоки
прямоугольного сечения.
Рисунок 10a представляет собой детальный разрез cToss деталей, показанных на рисунке 10. 75 На рисунке
11 представлен детальный вид пружины системы сопротивления, показанной на рисунке 10.
На рисунке 11 представлено поперечное сечение проволоки пружины, показанной на рисунке 11. 80 На
рисунке 12 представлен детальный вид системы сопротивления нагрузке, в которой предусмотрена винтовая
пружина, изготовленная из проволоки эллиптического сечения.
На рисунке 12а представлено поперечное сечение проволоки 85 пружины, показанной на рисунке 12.
На рисунке 13 представлена диаграмма, показывающая предполагаемые значения жесткости пружин при
различных методах калибровки.
Рисунок 13а представляет собой схематическое изображение 90, показывающее неравномерную жесткость
спиральной круглой проволочной пружины по сравнению с равномерной жесткостью пружины из проволоки
прямоугольного сечения.
На рисунке 14 представлен детальный вид системы Тесистиног 95, включающей винтовые пружины
растяжения в сочетании с калибровочными устройствами, одна из которых выполнена из проволоки
прямоугольного сечения и имеет характеристику отрицательного отклонения, определенную здесь для малых
нагрузок, а другая пружина выполнена из проволоки круглого сечения и имеет характеристику положительного
отклонения, причем пружины показаны расположенными параллельно. 105 Рисунок 1-5 представляет собой
детальный вид, аналогичный показанному на рисунке 14, однако пружины расположены последовательно.
На рисунках 16 и 17 показан принцип работы компенсирующего устройства, предназначенного для
использования в пружинных системах в соответствии с изобретением.
На рисунке 18 представлен детальный вид компенсирующего устройства, показанного на рисунках 16 и 17.
115 С помощью математического анализа и описанных ниже физических законов будет показано, что
отклонение пружин, положительное, отрицательное или нулевое, от равномерной скорости прогиба на
приращение нагрузки может быть в значительной степени определено, и что винтовые пружины, ранее
изготавливавшиеся из круглой проволоки для использования в машинах для измерения силы, не
соответствуют характеристике нулевого отклонения; также будет показано, что путем правильного выбора
формы проволоки и размеров O = шага витка. Tan 0=pI27rP.. 65, o0=начальное значение p.
d_.smu.all изменение угла шага катушки.
0 = центральный угол на оси катушки, соответствующий общей эффективной длине проволоки. 7G 00 =
начальное значение 0.
d&=изменение центрального угла.
Представьте себе свободно свернутую цилиндрическую винтовую пружину, изготовленную из проволоки,
стержня или трубки любого поперечного сечения, подвешенную на 75° ниже горизонтальной поверхности
(рис. 1) и прикрепленную к ней в точке Z так, что ось пружины находится в истинно вертикальном положении.
Проволока (далее именуемая вышеупомянутой проволокой, стержнем или трубкой) катушки 80 образует с
горизонталью угол, равный 0, то есть углу наклона пружины.
Этот угол определяется утверждением, что tan /)=p/97rR, где p — расстояние между центрами двух соседних
катушек.
Целесообразно сначала изучить влияние силы dP малой величины, действующей на пружину в процессе
растяжения, на форму типичного короткого отрезка проволоки 901 AB, длиной dL (рис. 1) в пружине; затем
суммировать эти эффекты по длине пружины, чтобы найти общее влияние этой малой силы на форму
пружины, и, затем путем суммирования или интегрирования найти эффект, производимый силами все
большей величины.
Пусть указанная сила JP будет незначительной величины.
Направление будет представлено вектором OP (рис. 3), действующим вдоль оси катушки в точке 0, 100 (см.
рис. 7), напротив точки A на проводе. Эту силу можно разделить на две составляющие:
(1)
OM=OP sin o=dP sin 9 (2) ON= OP cos q=dP cos соответственно параллельно и перпендикулярно оси
проволоки.
Компонент d.
P sin 0, действующий на короткий отрезок проволоки AB (рис. 4), создает натяжение и вызывает увеличение
ее длины на: 110 dP dI, sin 6 (3)! Одновременно, действуя с плечом рычага R, этот короткий отрезок
подвергается изгибающему моменту, равному RdP sin 0. В результате этого участок AB изгибается и частично
выпрямляется (см. рисунок 7), так что вся часть пружины ниже A будет казаться вращающейся вокруг оси All
(рисунки 3 и 6) на угол, величина которого определяется уравнением 1i20:
(4) Угол (в радианах) изгибающего вращения dP R sin ( dL EI пружины, указанное отклонение может
контролироваться.
Результаты, полученные в результате такого математического анализа и физических законов, были
проверены с помощью специально разработанного оборудования для измерения отклонения от равномерной
скорости изменения (на приращение нагрузки пружины).
1 0 Анализ касается поведения простой винтовой пружины растяжения с равномерным диаметром витка и
равномерным углом шага, при этом один конец пружины может свободно вращаться.
Были приняты следующие символы:
А = площадь поперечного сечения проволоки.
a = большая ось поперечного сечения проволоки (например, длинная сторона проволоки прямоугольного
сечения).
B = общий угол изгиба проволоки пружины.
- b = малая ось поперечного сечения проволоки (например, короткая сторона проволоки прямоугольного
сечения).
C = константа, см. уравнение 39.
C = константа, см. уравнение 44.
C2 = константа, см. уравнение 45.
d = знак, указывающий на дифференциацию.
E = модуль упругости при растяжении или сжатии.
G = модуль упругости при сдвиге или кручении.
l1 = общая высота эффективной части пружины : d-H = небольшое изменение общей высоты эффективной
части пружины.
- = момент инерции при изгибе.
T = коэффициент, используемый в формуле для расчета крутильного отклонения. (Для сферической формы
1A = = полярный момент инерции).
K = коэффициент, используемый в формуле прогиба при сдвиге, зависящий от формы поперечного сечения.
K-1.11 для круглой или эллиптической формы.
K- 1,20 для прямоугольной формы.
L = фактическая длина проволоки, выращенной в эффективной части пружины (в дюймах).
P = приложенная нагрузка на пружину в фунтах.
dP = небольшое увеличение приложенной нагрузки.
P = шаг катушки = расстояние от центральной линии проволоки до центральной линии проволоки соседних
катушек.
R = средний радиус катушки, т.е. расстояние от центральной оси катушки до центральной линии проволоки.
R0 = начальное значение R.
dR = небольшое изменение радиуса катушки.
r = радиус проволоки.
T = общий угол скручивания проволоки пружины.
398,8317 (В некоторых случаях, например, при работе с изогнутыми трубчатыми или полыми стержнями или
проволокой, изгиб может сопровождаться небольшим деформационным воздействием, которое существенно
снизит эффективную жесткость при изгибе по сравнению с жесткостью, определяемой обычными значениями
E и I).
Одновременно компонент dP cos q действует таким образом, что создает сдвиговое напряжение в сечении
AB, в результате чего оно изменяет свою форму, как видно на боковом виде (рис. 5), с прямоугольника на
параллелограмм (рис. 5а). Угол d# между сторонами! Угол сдвига между стороной А прямоугольника и
стороной BA параллелограмма (рисунок X5a) называется углом сдвига. Его значение определяется методами
теории упругости следующим образом:
(-5) Угол сдвига = d = K dP cos _A G Этот компонент также действует таким образом, чтобы придать сечению
крутящий момент dPR cos (a. В результате этого происходит скручивание в сечении AB, из-за чего вся часть
пружины ниже точки А (см. рисунки 6, 8 и 9) поворачивается вокруг оси проволоки в точке А на угол, величина
которого определяется уравнением:
(6) Угол (в радианах) кручения dP R cos X dL - G J, где i здесь используется как коэффициент, зависящий от
формы поперечного сечения проволоки. Этот коэффициент необходимо получить методами теории упругости.
Для круглых или полых поперечных сечений он идентичен полярному моменту инерции, но в целом
отличается от него для других форм.
Эффект суммарного прямого натяжения по всем дифференциальным участкам вдоль длины катушки
заключается в увеличении общей длины проволоки на определенную величину:
(7) Изменение длины = dPE ALnsi Результирующее увеличение эффективной высоты пружины равно
вертикальной составляющей CG al (рис. 4) изменения длины проволоки.
(8)d=Ct-20 al_ JP L sin2 (8 d C,0.-- EA Радиус катушки и угол шага проволоки в катушке не изменяются под
действием растягивающей составляющей силы.
Деформация сдвига, суммированная по всем дифференциальным сечениям вдоль длины катушки, приводит к
тому, что нижний конец проволоки в катушке смещается по диагонали вниз на расстояние C Cl (рис. 55 5).
(9) G Cl = IK dP L cos p (9) A G Результирующее увеличение высоты катушки равно C C2, (рис. 5),
вертикальной составляющей C C,.
(0dH=C = K dP L coS2 0 Угол наклона изменяется на величину doj (Уравнение 5). Радиус катушки не
изменяется.
Для определения влияния изгибной 65 и крутильной составляющих, возникающих в результате действия
приложенной силы dP по всей длине пружины, необходимо сначала найти соотношение между указанными
углами изгиба и кручения 70 и формой пружины.
Для того чтобы свернуть плоскую или круглую проволоку в форму истинной спирали, длина которой
соответствует горизонтальному углу θ, при этом все витки должны лежать в одной горизонтальной плоскости,
75 необходимо, чтобы изначально прямая проволока была изогнута на угол θ вокруг оси, перпендикулярной
плоскости спирали и, следовательно, перпендикулярной оси проволоки. Для того чтобы намотать
аналогичную проволоку 80° в форму винтовой пружины с суммарным горизонтальным углом θ и углом шага
(q) (рис. 2), ее необходимо изогнуть на тот же суммарный угол θ, но на этот раз вокруг оси, которая
расположена на 85° или параллельна оси пружины и образует угол 90° - θ с осью проволоки.
Процесс изгибания проволоки вокруг наклонной оси лучше всего рассматривать как эквивалент
одновременного воздействия на проволоку комбинированными операциями изгиба и скручивания, при этом
изгиб осуществляется вокруг осей, перпендикулярных проволоке, а скручивание — вокруг оси самой
проволоки. Используя векторный треугольник с углами 9E, подобный векторному треугольнику сил, можно
показать, что если θ представляет собой полный угол кривизны винтовой пружины в радианах,
спроецированный на плоскость, перпендикулярную оси витка 10G, то полный угол изгиба B будет
определяться уравнением:
(11) B = 0 cos \ Аналогично, общий угол скручивания, T.
будет: i0l (12) T=O sin I.
Углы B и T являются суммарными углами, представляющими собой сумму дифференциальных углов изгиба и
кручения в последовательных коротких элементах длиной lh на общей длине эффективной части пружины.
398,817 вызывая дифференциальные изменения JO и dp в форме пружины:
(17) Разница углов скручивания равна:
-R Lcos 0 JP GJ =d (0 sin 9) -dO sin + 0 cos odq (18) Дифференциальный угол изгиба равен:
RL sin dP _ E I -d ( bos d - cos- + 0 -sin -l8 Используя уравнения 14, 17 и 18, можно легко получить следующие
уравнения:
-(19) do=-R-L sin p cos p dP i? YOT R2dP reos2 a sins 2 (20) do= O G-J E GI Игнорируя небольшое изменение
длины из-за прямой силы натяжения, действующей на проволоку, общая длина L проволоки остается
постоянной. Дифференцируя уравнение 14:
(21) - L sin fib = RdO + OdR Значения для df, 'for'0 и dO приведены в ecUation.1 20, 14 и 19. Подставляя эти
значения в уравнение 21, решая относительно dR и перегруппируя:
d__ rk2 1-tan2; (22) dP = R' slin- EL J Поскольку по уравнению 1,, -H =-L sin 0, 'посредством )
дифференцирования:
(23) dll=L cos qod Подставляя в уравнение 2.3 значение d/ из уравнения 20:
(24) dH R2 -eos2 0 Sin Теперь эти уравнения можно суммировать. Объединив уравнения 8, 10 и 24,
представляющие отдельные компоненты dH, чтобы получить общее значение, и заменив cos2r на 1 - сток:
Ось проволоки в цилиндрической винтовой пружине можно представить как спираль, натянутую вокруг
цилиндрической поверхности. Как показано на рис. 2, когда такая поверхность со спиралью вокруг нее
развивается в плоскую поверхность, спираль становится наклонной прямой линией под углом 90° к оси
цилиндра. Эту линию можно считать гипотенузой прямоугольного треугольника. Высота этого треугольника
будет равна -1, - высоте катушки. Основание будет иметь длину, равную R 0, радиусу катушки, измеренному
до центральной линии проволоки, умноженному на 0, суммарный горизонтальный угол. Если L — полная
эффективная длина проволоки, то из тригонометрии следует:
(13) H=L sin. (14) RO=L cos Если катушку необходимо переместить из исходного положения 90°, 0°, Ron, H0 и L
в новое положение 0°, I, R, H и L под действием силы dP, то требуемые условия следующие:
-(15) Дополнительный угол изгиба = B - Be = 0 cos -90 cos 0 = -R L dP sin 0 E I (16) Дополнительный угол
скручивания = T - Ton 0 sin 0 - 0o sin q0 = R L dP cos f -G--J Результирующее изменение высоты = L sin 1 -Lo sin
0.
Вращение при изгибе, описанное в уравнении 15, приводит к раскрытию пружины, поэтому ему присваивается
отрицательный знак.
Поскольку R, 0' и 0 постоянно увеличиваются по мере приложения нагрузки к пружине, и поскольку они
настолько тесно связаны, что изменение одного из этих факторов приводит к изменению других факторов, для
определения соотношения между нагрузкой и этими размерами потребуется использовать методы
математического анализа.
Переписывая уравнения 15 и 1]6, чтобы представить эффект дифференциальной нагрузки dP как (2.5) di, R2L
KL _ l sins, [_1_ 1 _ L sin2 6 WKI) dp- 'ATG -G JL V A L-EJ R2L В этом уравнении член G j имеет большую
величину. Фактически, общепринятое уравнение для расчета прогиба винтовой пружины растяжения или
сжатия выглядит следующим образом:
(26) Удлинение =! H -H1- PR2 JL может быть получено из уравнения 25, пренебрегая всеми членами, кроме
этого. Термины KL и R2 L sin2o [GJ- I соответственно- измеряют эффект сдвиговой деформации и эффект
угла шага катушки при возникновении изгибной деформации и уменьшении крутильного отклонения. Эти два
члена имеют второстепенную величину. Термин 398,817. L sin-, (K-E1 измеряет влияние угла шага на
Соседние файлы в папке патенты